DE102011005352A1

DE102011005352A1 - Axialkolbenmaschinenanordnung

Info

Publication number: DE102011005352A1
Application number: DE201110005352
Authority: DE
Inventors: Alexander Mark; Richard Bauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2012-09-13
Also published as: WO2012119802A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschinenanordnung mit zwei Axialkolbenmaschinen (3, 4) in Schwenkscheibenbauweise mit Schluckvolumenverstelleinrichtungen (17, 19). Um eine Axialkolbenmaschinenanordnung zu schaffen, die kostengünstig herstellbar ist und/oder wenig Bauraum benötigt, sind die Schluckvolumenverstelleinrichtungen (17, 19) der Axialkolbenmaschinen (3, 4) schwenkscheibenseitig mechanisch miteinander gekoppelt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschinenanordnung mit zwei Axialkolbenmaschinen in Schwenkscheibenbauweise mit Schluckvolumenverstelleinrichtungen. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Fahrzeugachse mit einer derartigen Axialkolbenmaschinenanordnung.
In Hybridfahrzeugen können Radmotoren eingesetzt werden, die jeweils einem anzutreibenden Rad zugeordnet sind. In Kraftfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen können Axialkolbenmaschinen zu verschiedenen Zwecken eingesetzt werden.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Axialkolbenmaschinenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die kostengünstig herstellbar ist und/oder wenig Bauraum benötigt.
Die Aufgabe ist bei einer Axialkolbenmaschinenanordnung mit zwei Axialkolbenmaschinen in Schwenkscheibenbauweise mit Schluckvolumenverstelleinrichtungen, dadurch gelöst, dass die Schluckvolumenverstelleinrichtungen der Axialkolbenmaschinen schwenkscheibenseitig mechanisch miteinander gekoppelt sind. Die Axialkolbenmaschinen können in bekannter Art und Weise mit einem Zylinder, Triebwerkskolben, Stellkolben und jeweils einer Schwenkscheibe aufgebaut sein. Durch die erfindungsgemäße Kopplung der Schluckvolumenverstelleinrichtungen kann die Anzahl der benötigten Bauteile reduziert werden. Durch eine intelligente interne Kraftführung können strukturmechanische Anforderungen an die Stellteile erheblich reduziert werden. Daraus ergeben sich Bauraumvorteile, eine Massereduktion, eine Kostenreduktion und Vereinfachungen in der Ansteuerung. Als Schluckvolumen oder Verdrängungsvolumen wird das Volumen bezeichnet, das durch eine Axialkolbenmaschine bei einer Wellenumdrehung aufgenommen oder abgegeben wird. Die Axialkolbenmaschinen arbeiten vorzugsweise als Axialkolbenmotoren, können aber auch als Axialkolbenpumpen arbeiten.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Axialkolbenmaschinenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass Stellkolben der Schluckvolumenverstelleinrichtungen schwenkscheibenseitig mechanisch miteinander gekoppelt sind. Über die Stellkolben kann der Schwenkwinkel der Schwenkscheibe verstellt werden. Dadurch verändert sich das Schluckvolumen der jeweiligen Axialkolbenmaschine.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Axialkolbenmaschinenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Stellkolben der einen Axialkolbenmaschine eine gemeinsame Bewegungsachse mit einem Stellkolben der anderen Axialkolbenmaschine aufweist. Dadurch kann die Herstellung eines Gehäuses für die Axialkolbenmaschinenanordnung erheblich vereinfacht werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Axialkolbenmaschinenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schluckvolumenverstelleinrichtungen über Schwenkscheiben der Axialkolbenmaschinen mechanisch miteinander gekoppelt sind. Die beiden Schwenkscheiben sind durch mindestens eine Lagereinrichtung drehbar gelagert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Axialkolbenmaschinenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schluckvolumenverstelleinrichtungen über eine gemeinsame Schwenkscheibe der Axialkolbenmaschinen mechanisch miteinander gekoppelt sind. Dadurch kann die Anzahl der benötigten Bauteile weiter reduziert werden. Darüber hinaus kann der axiale Bauraum verkürzt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Axialkolbenmaschinenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkscheibe durch ein Schwenkzapfenlager gelagert ist. Eine zusätzliche Lagerschale kann entfallen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Axialkolbenmaschinenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkolbenmaschinen eine gemeinsame Schwenkwiege aufweisen und/oder eine gemeinsame Schwenkaktorik aufweisen und/oder in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Besonders vorteilhaft können die Schluckvolumina der beiden Axialkolbenmaschinen über eine gemeinsame Verstelleinrichtung verstellt werden. Durch die gemeinsame Schwenkwiege kann der Lagerungsaufwand, insbesondere im Hinblick auf im Betrieb auftretende Momente, erheblich reduziert werden. Durch das gemeinsame Gehäuse kann der Herstellungs- und/oder Montageaufwand weiter vereinfacht werden.
Bei einer Fahrzeugachse mit einer vorab beschriebenen Axialkolbenmaschinenanordnung ist die vorab angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die Axialkolbenmaschinen als Radmotoren ausgeführt und jeweils einem anzutreibenden Rad zugeordnet sind. Die Fahrzeugachse ist vorzugsweise Teil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs oder einer mobilen Arbeitsmaschine. Bei dem Antriebsstrang handelt es sich vorzugsweise um einen Hydraulikhybridantriebsstrang.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fahrzeugachse ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schluckvolumenverstelleinrichtungen der Axialkolbenmaschinen schwenkscheibenseitig mechanisch so miteinander gekoppelt sind, dass sich die anzutreibenden Räder der Fahrzeugachse relativ zueinander verdrehen können. Das liefert den Vorteil, dass mit der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschinenanordnung ohne zusätzliche Bauteile eine Differentialfunktion dargestellt werden kann.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fahrzeugachse ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer der Axialkolbenmaschinen und dem zugeordneten Rad ein Wendegetriebe angeordnet ist. Das Wendegetriebe ermöglicht eine Drehrichtungsumkehr. Das Wendegetriebe kann als Planetengetriebe ausgeführt sein. Durch die Drehrichtungsumkehr wird eine fast vollständige Kraftkompensation an der Schwenkwiege ermöglicht. Dadurch vereinfacht sich die Lagerung der Schwenkscheibe erheblich und die mechanische Belastung des Bauteils kann dramatisch reduziert werden, was wiederum eine Bauteilvereinfachung mit sich bringt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
1 eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschinenanordnung mit zwei Schwenkscheiben;
2 eine ähnliche Axialkolbenmaschinenanordnung wie in 1 mit einer gemeinsamen Schwenkscheibe und
3 eine Fahrzeugachse eines Kraftfahrzeugs mit der Axialkolbenmaschinenanordnung aus 2.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den 1 bis 3 ist jeweils eine Axialkolbenmaschinenanordnung 1; 21 mit zwei Axialkolbenmaschinen 3, 4; 23, 24 vereinfacht dargestellt. Die Axialkolbenmaschinen 3, 4; 23, 24 weisen jeweils eine Welle 8; 28, 38 auf, die aus einem Zylinder 10; 30, 40 herausragt, der auch als Trommel bezeichnet wird.
In den Zylindern 10; 30, 40 der Axialkolbenmaschinen 3, 4; 23, 24 sind Triebwerkskolben 11, 12; 31, 32, 41, 42 hin und her bewegbar aufgenommen. Die Triebwerkskolben 11, 12; 31, 32, 41, 42 werden in den Zylindern 10; 30, 40 zum Antrieb der vorzugsweise als Motoren arbeitenden Axialkolbenmaschinen 3, 4; 23, 24 mit Hydraulikmediumdruck beaufschlagt. Außerhalb der Zylinder 10; 30, 40 sind Stellkolben 13, 14; 33, 43 angeordnet.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind aus dem jeweiligen Zylinder 10 herausragende Enden der Triebwerkskolben 11, 12 an einer Schwenkscheibe 15, 16 angebracht. Die Stellkolben 13, 14 der Axialkolbenmaschinen 3, 4 sind ebenfalls an der jeweiligen Schwenkscheibe 15, 16 angebracht. Die Stellkolben 13, 14 gehören zu einer Schluckvolumenverstelleinrichtung 17, 19 mit der das Schluckvolumen der jeweiligen Axialkolbenmaschine 3, 4 verstellt werden kann.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind die Schluckvolumenverstelleinrichtungen 17, 19 mechanisch miteinander gekoppelt, wie in 1 durch ein gestricheltes Rechteck 18 angedeutet ist. Durch die mechanische Kopplung der beiden Schluckvolumenverstelleinrichtungen 17, 19 kann zum Beispiel eines von zwei Regelventilen für die Verstellung wegfallen.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Triebwerkskolben 31, 32; 41, 42 der Axialkolbenmaschinen 23; 24 als auch die Stellkolben 33; 43 an einer gemeinsamen Schwenkscheibe 45 angebracht. Über die gemeinsame Schwenkscheibe 45 sind die Schluckvolumenverstelleinrichtungen 37; 47 mechanisch miteinander gekoppelt. Die gemeinsame Schwenkscheibe 45 ist durch ein einfaches Schwenkzapfenlager 48 schwenkbar gelagert.
In 3 ist eine Fahrzeugachse 60 eines Kraftfahrzeugs mit zwei anzutreibenden Rädern 61, 62 dargestellt. Zum Antrieb der Räder 61, 62 dient eine Axialkolbenmaschinenanordnung 21, wie sie in 2 dargestellt ist. Das Rad 61 wird über die Welle 28 der Axialkolbenmaschine 23 angetrieben. Das Rad 62 wird über die Welle 38 der Axialkolbenmaschine 24 angetrieben. Dabei ist ein Wendegetriebe 65 zwischen die Axialkolbenmaschine 24 und das Rad 62 geschaltet. Das Wendegetriebe 65 ermöglicht eine Drehrichtungsumkehr zwischen der Welle 38 und dem Rad 62.
Durch ein gestricheltes Rechteck 75 ist in 3 angedeutet, dass die beiden Axialkolbenmaschinen 23, 24 der Axialkolbenmaschinenanordnung 21 in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Die beiden Axialkolbenmaschinen 23, 24 teilen sich also das Gehäuse 75 und die gemeinsame Schwenkscheibe 45 inklusive der zugehörigen Schwenkaktorik.
Dadurch kann die Baulänge der Axialkolbenmaschinenanordnung 21 deutlich verkürzt werden. Darüber hinaus kann die Anzahl der mechanischen Bauteile für die Verstellung halbiert werden. Durch die direkte mechanische Kopplung der Schluckvolumenverstelleinrichtungen 37, 47 kann eine externe Synchronisation der Verstellungen entfallen. Darüber hinaus wird für die synchrone Verstellung der beiden Axialkolbenmaschinen 23, 24 nur ein Regelventil benötigt.

Claims

Axialkolbenmaschinenanordnung mit zwei Axialkolbenmaschinen (3, 4; 23, 24) in Schwenkscheibenbauweise mit Schluckvolumenverstelleinrichtungen (17, 19; 37, 47) dadurch gekennzeichnet, dass die Schluckvolumenverstelleinrichtungen (17, 19; 37, 47) der Axialkolbenmaschinen (3, 4; 23, 24) schwenkscheibenseitig mechanisch miteinander gekoppelt sind.
Axialkolbenmaschinenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Stellkolben (13, 14; 33, 43) der Schluckvolumenverstelleinrichtungen (17, 19; 37, 47) schwenkscheibenseitig mechanisch miteinander gekoppelt sind.
Axialkolbenmaschinenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Stellkolben (13, 14; 33) der einen Axialkolbenmaschine (3; 23) eine gemeinsame Bewegungsachse mit einem Stellkolben (43) der anderen Axialkolbenmaschine (4; 24) aufweist.
Axialkolbenmaschinenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schluckvolumenverstelleinrichtungen (17, 19) über Schwenkscheiben (15, 16) der Axialkolbenmaschinen (3, 4) mechanisch miteinander gekoppelt sind.
Axialkolbenmaschinenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schluckvolumenverstelleinrichtungen (37, 47) über eine gemeinsame Schwenkscheibe (45) der Axialkolbenmaschinen (23, 24) mechanisch miteinander gekoppelt sind.
Axialkolbenmaschinenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkscheibe (45) durch ein Schwenkzapfenlager (48) gelagert ist.
Axialkolbenmaschinenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkolbenmaschinen (23, 24) eine gemeinsame Schwenkwiege aufweisen und/oder eine gemeinsame Schwenkaktorik aufweisen und/oder in einem gemeinsamen Gehäuse (75) angeordnet sind.
Fahrzeugachse mit einer Axialkolbenmaschinenanordnung (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkolbenmaschinen (3, 4; 23, 24) als Radmotoren ausgeführt und jeweils einem anzutreibenden Rad (61, 62) zugeordnet sind.
Fahrzeugachse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schluckvolumenverstelleinrichtungen (17, 19; 37, 47) der Axialkolbenmaschinen (3, 4; 23, 24) schwenkscheibenseitig mechanisch so miteinander gekoppelt sind, dass sich die anzutreibenden Räder (61, 62) der Fahrzeugachse (60) relativ zueinander verdrehen können.
Fahrzeugachse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,. dass zwischen einer der Axialkolbenmaschinen (24) und dem zugeordneten Rad (62) ein Wendegetriebe (65) angeordnet ist.