-
Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Eine solche hydrostatische Axialkolbenmaschine ist aus der
DE 1 051 120 B , der
DE 40 35 748 A1 oder der
DE 37 16 407 C2 bekannt. Die bekannte Axialkolbenmaschine weist ein mehrteiliges Gehäuse, das zum Beispiel ein Gehäusehauptteil und einen Deckel umfasst, eine im Gehäuse drehbaren Zylindertrommel mit mehreren Zylindern, in denen im Betrieb eine Hubbewegung ausführende Kolben angeordnet sind und die jeweils über eine Zylinderöffnung wechselweise mit einer Niederdrucksteueröffnung und einer Hochdrucksteueröffnung eines bezüglich des Gehäuses ruhenden Steuerteils verbindbar sind, und eine Triebwelle auf, mit der die Zylindertrommel in Drehrichtung und in Axialrichtung fest verbunden ist und die nur auf einer Seite der Zylindertrommel in einem Gehäuseteil drehbar gelagert ist. Bei den bekannten Axialkolbenmaschinen ist neben der Triebwelle auch die Zylindertrommel im Gehäuse gelagert.
-
Der Erfindung liegt die Zielsetzung zugrunde, eine hydrostatische Axialkolbenmaschine der bekannten Art so zu gestalten, dass der Material- und Montageaufwand und damit auch die Herstellkosten verringert sind.
-
Das angestrebte Ziel wird durch eine hydrostatische Axialkolbenmaschine erreicht, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist und bei der gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 die Zylindertrommel über die Triebwelle fliegend gelagert ist. Somit ist kein eigenes Lager mehr für die Zylindertrommel vorhanden. Es ergibt sich eine kompakte Anordnung. Eine verschwenkbare Schrägscheibe, die sich vor der der Treibwelle abgewandten Seite der Zylindertrommel befindet kann ohne Durchbruch stabil gestaltet werden, so dass sie sich im Betrieb nicht durchbiegt und die volumetrischen Verluste über die zur hydrostatischen Entlastung vorhandenen Druckfelder in der Lagerung der Schrägscheibe gering gehalten werden.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Axialkolbenmaschine finden sich in den Unteransprüchen.
-
So ist die Triebwelle bevorzugt über zwei in Richtung der Achse der Triebwelle axial einen lichten Abstand voneinander aufweisende Lager in dem Gehäuseteil gelagert, so dass die Kippmomente in einem Lager nicht zu groß werden.
-
Da die Zylindertrommel und die Triebwelle zumindest starr miteinander verbunden, bevorzugt sogar einstückig miteinander ausgebildet sind, ist die Zylindertrommel bevorzugt über die Triebwelle federnd an das Steuerteil angedrückt. Die Anpressung der Zylindertrommel an das Steuerteil und die Anpressung der Kolben beziehungsweise der mit den Kolben verbundenen Kolbenschuhe an die Schrägscheibe sind dann voneinander getrennt und können entsprechend den individuellen Erfordernissen ausgestaltet werden.
-
Eine Feder, über die die Zylindertrommel an das Steuerteil angedrückt ist, ist vorteilhafterweise die Triebwelle umgebend zwischen den beiden Lagern angeordnet und zwischen einem Lager und der Triebwelle eingespannt ist. Das Lager, an dem sich die Feder abstützt wird, durch diese in einen Lagersitz gedrückt und damit zu einem Festlager mit einer festen Position im Gehäuse. Die Triebwellenlagerung am Festlager wird mit einer geringen Spielpassung ausgeführt, bei der unter allen gemäß den Toleranzen möglichen Maßen der Durchmesser der Triebwelle immer etwas kleiner als der Innendurchmesser des Lagers ist, so dass die vorgespannte Feder die Einheit aus Triebwelle und Zylindertrommel gegen das Steuerteil drücken. Die Lager für die Triebwelle müssen nur Radialkräfte aufnehmen.
-
Die Feder kann eine Schraubendruckfeder sein.
-
Beim Einsatz einer Tellerfeder ist nur ein kleiner Bauraum notwendig. Zwei Lager für die Triebwelle, zwischen denen sich die Tellerfeder befindet, können in einem geringen axialen Abstand zueinander angeordnet sein.
-
Wie schon angedeutet befindet sich die Schrägscheibe bevorzugt vor der der Triebwelle abgewandten Stirnseite der Zylindertrommel. Das Steuerteil, das bevorzugt als separate Steuerplatte ausgebildet ist, aber auch zugleich ein Gehäuseteil sein kann, befindet sich dann vor der einem Lager für die Triebwelle zugekehrten Stirnseite der Zylindertrommel.
-
Die Zylindertrommel und die Triebwelle sind bevorzugt einstückig ausgebildet.
-
Eine erfindungsgemäße hydrostatische Axialkolbenmaschine kann insbesondere als Komponente des hydraulischen Teils eines hydraulischen Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Auch die Anwendung bei einem Fahrrad mit hydraulischem Hilfsantrieb und einem Rahmen aus Nickel ist denkbar.
-
Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Axialkolbenmaschine anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigen
-
1 das erste Ausführungsbeispiel, bei dem die starre Einheit aus Triebwelle und Zylindertrommel durch eine Tellerfeder an das Steuerteil gedrückt werden, und
-
2 das zweite Ausführungsbeispiel, bei dem die starre Einheit aus Triebwelle und Zylindertrommel durch eine Schraubendruckfeder an das Steuerteil gedrückt werden.
-
In den Figuren sind jeweils Teile einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise gezeigt, die unter Beibehaltung der Drehrichtung und ohne Wechsel von Hochdruck- und Niederdruckseite sowohl als Pumpe als auch als Motor betrieben werden soll. Die Axialkolbenmaschinen weisen ein abgebrochen dargestelltes Gehäuse 10 auf, von dem ein topfartiges Gehäuseteil 11 zu sehen ist, das einen Boden 12 besitzt, der zugleich die Anschlussplatte der Axialkolbenmaschinen bildet und zwei Außenanschlüsse für den Zustrom und für den Abstrom von Hydrauliköl besitzt. Die Axialkolbenmaschinen weisen außerdem eine Triebwelle 15 und eine im Durchmesser gegenüber der Triebwelle wesentlich größere Zylindertrommel 16 auf. Triebwelle und Zylindertrommel sind einstückig als starre Einheit ausgebildet. Zwischen der Zylindertrommel 16 und dem Gehäuseboden 12 ist als Steuerteil eine die Triebwelle 15 umgebende Steuerscheibe 17 eingefügt, die in bekannter und nicht näher gezeigter Weise zwei nierenförmige Steueröffnungen aufweist, die durch den Gehäuseboden 12 hindurch fluidisch mit den Außenanschlüssen verbunden sind.
-
In die Zylindertrommel 16 sind von der der Steuerscheibe 17 abgekehrten Seite eine Reihe von gleich großen Zylinderbohrungen 18 eingebracht, die von der Mittelachse der Zylindertrommel alle denselben Abstand und auch den gleichen Winkelabstand voneinander haben. In den Figuren ist jeweils eine dieser zum Beispiel sieben oder neun Zylinderbohrungen mit gestrichelten Linien angedeutet. Die Zylinderbohrungen öffnen sich in Form von länglichen, üblicherweise gekrümmten Zylindernieren 19 zu der der Steuerscheibe 17 zugekehrten Stirnseite der Zylindertrommel. Die Breite der Zylindernieren 19 ist kleiner als der Durchmesser einer Zylinderbohrung.
-
In den Zylinderbohrungen sind Kolben 20 axial bewegbar, die an einer abgebrochen dargestellten Schrägescheibe 25 anliegen, die in allgemein bekannter Weise schwenkbar im Gehäuse 10 gelagert ist. Damit die Axialkolbenmaschine unter Beibehaltung der Drehrichtung und ohne Wechsel von Hochdruck- und Niederdruckseite sowohl als Pumpe als auch als Motor betrieben werden kann, kann die Schrägscheibe 25 bezüglich einer Nulllage, in der wenigstens theoretisch kein Druckmittelfluss durch die Maschine stattfindet, nach entgegengesetzten Richtungen verschwenkt werden. Eine solche Axialkolbenmaschine wird üblicherweise als über null verschwenkbar oder verstellbar bezeichnet.
-
Die Triebwelle 15 ist mit Hilfe zweier Lager 26 und 27 im Gehäuse 10 gelagert, die vorliegend als Wälzlager ausgeführt sind und in einem lichten axialen Abstand zueinander in eine zentrale Aufnahme im Gehäuseboden 12 eingesetzt sind. Das weiter innen in der Ausnehmung befindliche Lager 27 kann mit seinem Außenring an einer Schulter der Ausnehmung anliegen. Jedenfalls das Lager 26 ist mit seinem Außenring fest in die zentrale Aufnahme im Gehäuseboden 12 eingesetzt. Für die Zylindertrommel 16 ist keine zusätzliche unmittelbare Lagerung vorgesehen. Vielmehr ist die zylindertrommel über die Treibwelle fliegend gelagert. Zwischen den Innenringen der Wälzlager und der Triebwelle 15 besteht eine geringe Spielpassung. Das bedeutet, dass der Durchmesser der Triebwelle 15 bei den gegebenen Toleranzfeldern immer geringfügig kleiner als der Innendurchmesser eines Lagerinnenrings ist.
-
Die Einheit aus Triebwelle 15 und Zylindertrommel 16 wird durch eine Feder 30 beziehungsweise 31 mit der einen Stirnseite der Zylindertrommel gegen die Steuerscheibe 17 und zusammen mit dieser an das Gehäuseteil 11 gedrückt, so dass die Übergänge der Fluidkanäle zwischen den drei Teilen weitgehend dicht sind. Die Feder ist in dem Raum zwischen den beiden Lagern 26 und 27 angeordnet und stützt sich einerseits über einen Sicherungsring 32 an der Triebwelle 15 und andererseits am Lager 27 ab, das dadurch an. Die Feder wird bei der Montage vorgespannt. Wegen der Spielpassung zwischen der Triebwelle und dem Innenring des Lagers 27 zieht somit die vorgespannte Feder die Triebwelle 15 mitsamt der Zylindertrommel 16 gegen die Steuerscheibe 17. Bezüglich des Lagers 26 kann dessen Innenring auch fest auf der Triebwelle 15 sitzen und dessen Außenring mit Spielpassung vom Gehäuse aufgenommen sein. Wälzlager sind üblicherweise mit einer Lagerluft behaftet, die das Maß ist, um das sich der eine Lagerring gegenüber dem anderen Lagerring ohne Belastung verschieben lässt. Bei axialer Lagerluft findet die Verschiebung längs der Lagerachse statt. Reicht nun die axiale Lagerluft in den beiden Wälzlagern aus, um die Anlage der Zylindertrommel an der Steuerplatte und deren Anlage an dem Gehäuseboden zu gewährleisten, so können die Außenringe der Wälzlager fest im Gehäuse und die Innenringe der Wälzlager 26 und 27 fest auf der Triebwelle sitzen.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist die Feder eine Tellerfeder 30. Diese benötigt in axialer Richtung wenig Bauraum, so dass von daher der lichte Abstand zwischen den beiden Lagern 26 und 27 im Wesentlichen allein durch die Anforderungen an die Lagerung vorgegeben sein kann.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 ist die Feder eine Schraubendruckfeder 31. Diese benötigt in axialer Richtung mehr Bauraum als eine Tellerfeder.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 1051120 B [0002]
- DE 4035748 A1 [0002]
- DE 3716407 C2 [0002]
