DE102012022999A1

DE102012022999A1 - Einstellbare Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise mit entlastetem Wiegenlager

Info

Publication number: DE102012022999A1
Application number: DE201210022999
Authority: DE
Inventors: Timo Nafz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-11-24
Filing date: 2012-11-24
Publication date: 2014-05-28

Abstract

Eine Axialkolbenmaschine (2) in Schrägscheibenbauweise umfasst ein Triebwerk (28), das eine Schwenkwiege (8) hat, die in einem als Gleitlager ausgeführten Wiegenlager (24) gelagert ist und deren Schwenkwinkel (10) zur Einstellung eines Schluckvolumens mittels eines Stellwerks (32) verstellbar ist. Dabei sind in einer Gleitfläche (20) der Schwenkwiege (8) und/oder in einer Gleitfläche (28) des Wiegenlagers (24) zur hydrostatischen Entlastung mindestens eine erste Entlastungsfläche (64) und mindestens eine zweite Entlastungsfläche (66) ausgebildet, die unabhängig voneinander mit Hochdruck beaufschlagbar und entlastbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In DE 3242634 A1 ist eine einstellbare Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauform offenbart, bei der eine Abstützfläche (Schrägscheibe) für die Arbeitskolben der Maschine an einem halbzylindrischen Wiegenkörper gebildet ist, dessen auswärts gewölbte, zylindrische Gleitlagerfläche in einer dazu komplementären, einwärts gewölbten, d. h. hohlzylindrischen Gleitlagerfläche einer Lagerschale abgestützt ist. In der Gleitlagerfläche des Wiegenkörpers sind zwei Drucktaschen mit gleicher Form und gleichen Abmessungen vorgesehen, von denen jeweils diejenige, die auf der derjenigen Seite des Wiegenkörpers angeordnet ist, auf der die mit Hochdruck beaufschlagten Arbeitskolben abgestützt sind, mit einer Druckmittelquelle verbunden ist. Diese Axialkolbenmaschine umfasst ferner ein Stellwerk zum Einstellen des Schrägwinkels der Schrägscheibe, das einen auf einer Seite einer Schwenkachse der Schrägscheibe gegen den Wiegenkörper abgestützten, annähernd parallel zu den Arbeitskolben angeordneten Stellkolben und einen auf der anderen Seite des Wiegenkörpers abgestützten Gegenkrafterzeuger umfasst. Ferner ist mindestens eine Zusatzdrucktasche vorgesehen, die andere Abmessungen als die der vorgenannten zwei Drucktaschen aufweist, die von einem den Stellkolben beaufschlagenden Druck beaufschlagt ist und die auf der derjenigen Seite des Wiegenkörpers angeordnet ist, auf der der Stellkolben bzw. der Gegenkrafterzeuger gegen den Wiegenkörper abgestützt ist.
In einer derzeit zum Einsatz in einem hydraulischen Hochleistungsantriebsstrang zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug vorgesehenen, einstellbaren Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauform, deren Grundaufbau in der Offenlegungsschrift DE 10 2006 055 161 A1 beschrieben ist, umfasst das Entlastungssystem eines Wiegenlagers auf jeder Seite oder auch nur einer Seite, z. B. der stärker belasteten Hochdruckseite, einer Schwenkwiege eine hydrostatisch entlastete Entlastungsfläche, die über das Stellsystem zum Einstellen des Neigungswinkels der Schrägscheibe mit Hochdruck beaufschlagt wird. In diesem Hochleistungsantriebsstrang ist vorgesehen, dass die Druckversorgung des Triebwerks geschlossen wird, wenn das Triebwerk nicht benötigt wird, wobei das Stellsystem und diesem zugeordnete Entlastungsflächen am Hochdruck angeschlossen bleiben. Ohne die vom Triebwerk auf den Wiegenkörper beaufschlagte, die Schwenkwiege in das Wiegenlager pressende Kraft wird die Schwenkwiege durch die hydrostatische Entlastung aus dem Wiegenlager gehoben und es entsteht eine Leckage-Verluststelle für das Druckmittel, was den Wirkungsgrad dieses Antriebssystems verringert bzw. den Druckmittelverbrauch erhöht.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine mit verbessertem Wirkungsgrad zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise bereitgestellt, die folgendes umfasst: ein Triebwerk, das eine Schwenkwiege hat, die über zumindest eine Gleitlagerfläche auf zumindest einer Gleitlagerfläche eines Wiegenlagers gelagert ist und deren Schwenkwinkel zur Einstellung eines Schluckvolumens, insbesondere eines Förderschluckvolumens, mittels eines Stellwerks verstellbar ist, wobei in zumindest einer Gleitlagerfläche zur hydrostatischen Entlastung mindestens eine erste Entlastungsfläche und mindestens eine zweite Entlastungsfläche ausgebildet sind, die mit Hochdruck beauschlagbar sind. Erfindungsgemäß sind die mindestens eine erste und die mindestens eine zweite Entlastungsfläche unabhängig voneinander mit Hochdruck beaufschlagbar und entlastbar, oder mit anderen Worten ausgedrückt, individuell mit einem einstellbaren Hochdruck beaufschlagbar bzw. ansteuerbar.
Die unabhängig voneinander ausgebildete Beaufschlagbarkeit der Entlastungsflächen ermöglicht, dass die Beaufschlagung mit Hochdruck, genauer mit einem unter Hochdruck stehenden Druckmittel, der mindestens einen ersten bzw. zweiten Entlastungsfläche in Abhängigkeit von der von dem Stellwerk bzw. dem Triebwerk ausgehenden Kraftbeaufschlagung auf das Wiegenlager gesteuert werden kann. Durch eine geeignete, individuelle Ansteuerung (Druckbeaufschlagung) der ersten und/oder zweiten Entlastungsfläche kann beispielsweise ein Herausheben der Schwenkwiege aus dem Wiegenlager und eine dadurch entstehende Leckage-Verluststelle für das Druckmittel vermieden werden.
In der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine können die mindestens eine erste Entlastungsfläche aus einer Druckmittelversorgung des Stellwerks und die mindestens eine zweite Entlastungsfläche aus einer Druckmittelversorgung des Triebwerks mit unter Hochdruck stehendem Druckmittel beaufschlagbar sein, so dass bei einem Sperren einer dieser Druckmittelversorgungen die zugeordnete Entlastungsfläche entlastet ist. Ferner können eine erste Druckmittelversorgungsleitung, die die Druckmittelversorgung des Stellwerks mit der mindestens einen ersten Entlastungsfläche verbindet, und eine zweite Druckmittelversorgungsleitung, die die Druckmittelversorgung des Triebwerks mit der mindestens einen zweiten Entlastungsfläche verbindet, vorgesehen sein. Die erstgenannte Ausgestaltung und die vorsehbaren ersten bzw. zweiten Druckmittelversorgungsleitungen bewirken, dass die erste bzw. zweite Entlastungsfläche mit einem von dem Versorgungsdruck des Stellwerks bzw. des Triebwerks abgeleiteten Druck mittels unter diesem Druck stehenden Druckmittels beaufschlagbar sind. Die erste Druckmittelversorgungsleitung kann zumindest abschnittweise durch einen sich durch einen Gegenkolben des Stellwerks erstreckenden Längskanal gebildet sein. Die zweite Druckmittelversorgungsleitung kann zumindest abschnittweise durch einen sich in axialer Richtung durch einen Arbeitskolben des Triebwerks erstreckenden Längskanal und ggf. durch einen sich auf einer Gleitlagerfläche der Schwenkwiege abstützenden, fußseitigen Endbereich des Axialkolbens gebildet sein.
Die Schwenkwiege kann eine Schrägscheibe mit einer Laufbahn fußseitiger Endabschnitte von Arbeits- bzw. Axialkolben des Triebwerks umfassen, und auf einer Hochdruckseite der Schrägscheibe kann in dieser Laufbahn ein Loch in der Schrägscheibe vorgesehen sein. Zur Versorgung der mindestens einen zweiten Entlastungsfläche mit Druckmittel kann die zweite Druckmittelversorgungsleitung abschnittweise innerhalb der Schwenkwiege von diesem Loch zu der mindestens einen zweiten Entlastungsfläche verlaufen. Eine so verlaufende zweite Druckmittelversorgungsleitung erspart eine aufwändige Verbohrung des Gehäuses der Axialkolbenmaschine zum Ausbilden dieser Leitung und versorgt die mindestens eine zweite Entlastungsfläche impulsartig jeweils dann mit Druckmittel, wenn sich ein fußseitiger Endabschnitt eines Arbeitskolbens über das in der Laufbahn auf der Schrägscheibe ausgebildete Loch bewegt.
Über die erste Druckmittelversorgungsleitung können auch mehrere erste Entlastungsflächen mit Druckmittel versorgt werden, womit deren Druckmittelversorgung gemeinsam erfolgen kann. Auch kann vorgesehen werden, dass mehrere erste Entlastungsflächen individuell über mehrere, gesondert ausgebildete, individuell steuerbare Druckmittelversorgungsleitungen mit Hochdruck beaufschlagbar sind. Dabei kann jede erste Entlastungsfläche im Wesentlichen synchron – entsprechend der Druckmittelbeaufschlagung des Stellwerks – mit Hochdruck beaufschlagbar sein. Entsprechend können natürlich auch über die zweite Druckmittelversorgungsleitung mehrere zweite Entlastungsflächen mit Druckmittel versorgt werden und deren Druckmittelversorgung gemeinsam erfolgen. Auch kann vorgesehen werden, dass mehrere zweite Entlastungsflächen individuell über mehrere, gesondert ausgebildete, steuerbare Druckmittelversorgungsleitungen mit Hochdruck beaufschlagbar sind. Dabei kann jede zweite Entlastungstasche im Wesentlichen synchron – entsprechend der Druckmittelbeaufschlagung des Triebwerks – mit Hochdruck beaufschlagbar sein.
Die Druckmittelversorgung bzw. ein entsprechender Druckmittelanschluss des Stellwerks kann gesondert von der Druckmittelversorgung bzw. einem entsprechenden Druckmittelanschluss des Triebwerks ausgebildet sein. Dies ermöglicht, dass die für voneinander unabhängige Druckbeaufschlagung bzw. individuelle Ansteuerbarkeit der Druckmittelversorgung des Stellwerks und des Triebwerks – und entsprechend der mindestens einen ersten bzw. der mindestens einen zweiten Entlastungsfläche – erforderlichen Steuer- bzw. Regelelemente einer Steuereinrichtung außerhalb der Axialkolbenmaschine vorgesehen werden können und somit weiterhin ein kompakter und robuster Aufbau der Axialkolbenmaschine, insbesondere ohne in diese integrierte, möglicherweise empfindliche Steuer- bzw. Regelelemente, realisiert werden kann.
Im Betrieb der Axialkolbenmaschine kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine erste Entlastungsfläche ständig mit Hochdruck beaufschlagt ist und dass die mindestens eine zweite Entlastungsfläche entlastet ist, wenn das Triebwerk in einem Stand-by-Zustand betrieben wird, und mit Hochdruck beaufschlagt ist, wenn das Triebwerk in einem Lastzustand betrieben wird. Durch diese Ausgestaltung wird vermieden, dass die Schwenkwiege aus dem Wiegenlager gehoben wird, wenn das Triebwerk im Stand-by-Zustand betrieben wird.
In einer Ausgestaltung kann die Beaufschlagbarkeit der ersten bzw. zweiten Entlastungsfläche auch zwischen einem entlasteten Zustand und einem mit Hochdruck beaufschlagten Zustand mit einer Systemdruckquelle einstellbar sein. Dabei kann jeweils ein Druckbereich zwischen dem entlasteten (gesperrten) und mit dem Hochdruck beaufschlagten Zustand entweder stetig drosselbar oder stufenweise mit mindestens einer Zwischenstufe zum Einstellen eines gedrosselt verbundenen Zustands individuell für die ersten bzw. zweiten Entlastungsflächen einstellbar sein.
So kann die Druckmittel-Beaufschlagung der ersten bzw. zweiten Entlastungsfläche noch feiner in Abhängigkeit von der Kraftbeaufschlagung des Wiegenlagers eingestellt werden. Allerdings erfordert eine derartige Drosselbarkeit eine aufwändigere Steuerung als ein bloßes Sperren oder Öffnen der Druckmittelbeaufschlagung.
Die mindestens eine erste Entlastungsfläche und die mindestens eine zweite Entlastungsfläche können in Schwenkrichtung des Wiegenlagers beabstandet voneinander angeordnet sein. Diese Ausgestaltung bewirkt, dass sich ein Ansetzbereich einer Entlastungskraft in Richtung der zweiten Entlastungsfläche und gleichsam mit einem Ansetzbereich der Kraftbeaufschlagung durch das Triebwerk in Schwenkrichtung verschiebt. – In weiterer Ausgestaltung hierzu können in einer Gleitlagerfläche eine oder mehr erste Entlastungsflächen und zwei oder mehr zweite Entlastungsflächen vorgesehen sein. Dabei kann die in Schwenkrichtung mittlere erste Entlastungsfläche in einem Mittelbereich der Gleitlagerfläche und jede der ersten Entlastungsflächen zwischen zwei zweiten Entlastungsflächen angeordnet sein. Diese Ausgestaltung bewirkt eine, in Schwenkrichtung gesehen, gleichmäßige Verteilung der Entlastungskraft auf den Gleitlagerflächen. – In einer alternativen weiteren Ausgestaltung können in einer Gleitlagerfläche eine oder mehr erste Entlastungsflächen und ebenso viele zweite Entlastungsflächen vorgesehen sein. Dabei kann eine erste der ersten Entlastungsflächen zwischen einem in Schwenkrichtung angeordneten Endbereich der Gleitlagerfläche und einer ersten der zweiten Entlastungsflächen angeordnet und jede weitere der ersten Entlastungsflächen zwischen zwei zweiten Entlastungsflächen angeordnet sein. Diese Ausgestaltung bewirkt eine in Schwenkrichtung asymmetrische Verteilung der Entlastungskraft auf der entlasteten Gleitlagerfläche, und eine Verschiebung des Ansetzbereichs der Entlastungskraft in Richtung der zweiten Entlastungsfläche, wenn das Triebwerk in einem Lastzustand zugeschaltet wird.
Alternativ zu den vorgenannten Ausgestaltungen mit in Schwenkrichtung des Wiegenlagers beabstandet voneinander angeordneten ersten und zweiten Entlastungsflächen, können die mindestens eine erste Entlastungsfläche und die mindestens eine zweite Entlastungsfläche in Schwenkrichtung nebeneinander und insbesondere im Wesentlichen parallel zueinander ausgebildet sein. Dabei können sich die mindestens eine erste und die mindestens eine zweite Entlastungsfläche über einen in Schwenkrichtung mittleren Abschnitt einer Gleitlagerfläche des Wiegenlagers erstrecken. Diese Ausgestaltung bewirkt eine, in Schwenkrichtung gesehen, gleichmäßige, im Wesentlichen um den mittleren Abschnitt zentrierte Verteilung der Entlastungkraft entlang der Gleitlagerfläche. In dieser Ausgestaltung ist die mindestens eine erste Entlastungsfläche vorzugsweise an einer einer Triebwelle des Triebwerks näheren Längsseite dieser Gleitlagerfläche angeordnet. Weil der Wiegenkörper sich unter Kraftbeaufschlagung, wenn auch nur leicht, durchbiegen kann, bewirkt letztere Ausgestaltung eine Entlastung dort, wo die Gleitlagerflächen näher beieinander sind, d. h. dort, wo ein Spalt zwischen den zusammenwirkenden Gleitlagerflächen kleiner ist, und zwar bereits, wenn nur das Stellwerk (und nicht auch das Triebwerk) mit Systemdruck beaufschlagt ist.
Die mindestens eine Gleitlagerfläche des Wiegenlagers kann zylindersektorförmig konvex ausgebildet und die mindestens eine Gleitlagerfläche der Schwenkwiege kann dazu komplementär geformt und zylindersektorförmig konkav ausgebildet sein. Dabei können die mindestens eine erste und die mindestens eine zweite Entlastungsfläche gemäß einer der folgenden Varianten angeordnet sein: (i) die erste bzw. zweite Entlastungsfläche sind in der Gleitlagerfläche der Schwenkwiege ausgebildet, (ii) die erste bzw. zweite Entlastungsfläche sind in der Gleitlagerfläche des Wiegenlagers ausgebildet, (iii) die erste Entlastungsfläche ist in der Gleitlagerfläche der Schwenkwiege ausgebildet und die zweite Entlastungsfläche ist in der Gleitlagerfläche des Wiegenlagers ausgebildet, oder (iv) die erste Entlastungsfläche ist in der Gleitlagerfläche des Wiegenlagers ausgebildet und die zweite Entlastungsfläche ist in der Gleitlagerfläche des Schwenkwiege ausgebildet.
In den Varianten (i) bis (iv) können die erste Druckmittelversorgungsleitung und/oder die zweite Druckmittelversorgungsleitung zumindest abschnittsweise in demjenigen Bauteil, Schwenkwiege oder Lagerkörper, verlaufen, das die der ersten und/oder zweiten Druckmittelversorgungsleitung zugeordnete Entlastungsfläche aufweist. Dabei können die erste und/oder die zweite Druckmittelversorgungsleitung in die jeweils zugeordnete Entlastungsfläche münden. Alternativ dazu können die erste Druckmittelversorgungsleitung und/oder die zweite Druckmittelversorgungsleitung zumindest abschnittsweise in dem Bauteil, Schwenkwiege oder Wiegenlager, verlaufen, das zu dem Bauteil, Wiegenlager oder Schwenkwiege, das die jeweils zugeordnete Entlastungsfläche aufweist, komplementär ist. Dabei können die erste und/oder die zweite Druckmittelversorgungsleitung in der Gleitlagerfläche münden, die der Gleitlagerfläche, die die erste und/oder zweite Entlastungsfläche aufweist, gegenüber liegt.
Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine kann in einem Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug verwendet werden, wobei dieser Antriebsstrang ein Hybridgetriebe umfasst, das den Antriebsstrang in einen mechanisch angetriebenen, Teilstrang und einen hydraulisch angetriebenen Teilstrang aufteilt. Dabei kann der hydraulische angetriebene Teilstrang mindestens eine Axialkolbenmaschine wie vorstehend beschrieben umfassen. Der mechanisch angetriebene Teilstrang kann z. B. von einem Verbrennungsmotor angetrieben werden. Das Hybridgetriebe kann z. B. ein leistungsverzweigtes Hybridgetriebe oder auch ein Parallelhybrid- oder ein serielles Hybridgetriebe sein.
Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine zur Verdeutlichung von deren Gesamtaufbau,
2 eine perspektivische Ansicht der Schwenkwiege einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine, wobei die Ansicht aus einer in 1 schräg von unten gesehenen Richtung erfolgt,
3a eine schematische Darstellung einer ersten Anordnung einer ersten und zweiten Entlastungsfläche auf einer Gleitlagerfläche einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine und 3b eine Variante dazu mit mehreren ersten und zweiten Entlastungsflächen,
4a eine schematische Darstellung einer zweiten Anordnung von ersten und zweiten Entlastungsflächen auf einer Gleitlagerfläche und 4b eine Variante dazu mit mehreren ersten und zweiten Entlastungsflächen,
5a eine schematische Darstellung einer dritten Anordnung von ersten und zweiten Entlastungsflächen auf einer Gleitlagerfläche und 5b eine Variante dazu mit mehreren ersten und zweiten Entlastungsflächen,
6a, 6b und 6c in schematischer Querschnittdarstellung eine erste, zweite und dritte Variante der Anordnung der mindestens einen ersten bzw. zweiten Entlastungsfläche, und
7a, 7b und 7c in schematischer Querschnittdarstellung eine vierte, fünfte und sechste Variante der Anordnung der mindestens einen ersten bzw. zweiten Entlastungsfläche.
Die in 1 gezeigte Axialkolbenmaschine 2 ist in Schrägscheibenbauweise aufgebaut. Sie umfasst ein Gehäuse mit einer Gehäusewanne 4 und einem Gehäusedeckel 6. In der Gehäusewanne 4 aufgenommen umfasst sie ferner eine Schwenkwiege 8 mit einer hinsichtlich ihres Schwenkwinkels 10 (siehe auch die Pfeile in den 6 und 7) einstellbaren Schrägscheibe 14, einem Wiegenlager 24 zum schwenkbaren Lagern der Schwenkwiege 8, ein hydraulisch ansteuerbares Stellwerk 32 mit einem axial beweglich gelagerten Stellkolben 38, der zum Einstellen des Schwenkwinkels 10 der Schrägscheibe 14 an einem (in 1 rechts gezeigten) Endbereich der Schwenkwiege 8 angreift, und einem Gegenkolben 40, der in bekannter Weise mit Hochdruck beaufschlagt ist, gegen die Kraft einer Gegenfeder (nicht bezeichnet) wirkt und am anderen (in 1 links gezeigten) Ende der Schwenkwiege 8 angreift, ein Triebwerk 44 mit einer Vielzahl von in einer Zylindertrommel 54 in Kolbenbohrungen geführten Axialkolben 58, die in der jeweiligen Kolbenbohrung jeweils einen Arbeitsraum 62 begrenzen, der über eine Steuereinrichtung 52, wie etwa eine Nierenscheibe, mit Hochdruck, insbesondere mit einer Systemdruckquelle (nicht gezeigt), oder mit Niederdruck, insbesondere mit einem Niederdruckreservoir (nicht gezeigt) verbindbar ist, und eine von dem Triebwerk 44 angetriebene Triebwelle 56, die einen Bodenbereich der Gehäusewanne 4 (in 1 unten) durchsetzt und aus der Axialkolbenmaschine 2 zur Nutzung auskragt.
Die Schwenkwiege 8 ist in einem als Gleitlager ausgeführten Wiegenlager 24 schwenkbar gelagert. Das Wiegenlager 24 umfasst zwei an der Schwenkwiege 8 beidseitig in Richtung der Schwenkachse des Wiegenlagers 24 herausstehende, mit zylindersektorförmigen, nach außen gewölbten Gleitlagerflächen 20 versehene Lagerflächenträger 18 (in 2 gezeigt) und zwei dazu komplementäre, im Lagerkörper 24 angeordnete, mit zylindersektorförmigen, nach innen gewölbten Gleitlagerflächen 28 versehene Lagerschalen 26 (in den 6 und 7 bezeichnet).
In der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform sind in der Gleitlagerfläche 20 der Schwenkwiege 8 eine erste Entlastungsfläche 64 und zwei zweite Entlastungsflächen 66 vorgesehen, entsprechend der in 3a gezeigten Anordnung. Die erste Entlastungsfläche 64 ist durch eine erste Druckmittelversorgungsleitung 68 mit Hochdruck bzw. mit der Druckmittelversorgung (bei 36 in den 1 bis 7) des Stellwerks 50 verbunden und mit Druckmittel versorgt. Die beiden zweiten Entlastungsflächen 66 sind durch eine zweite Druckmittelversorgungsleitung 70 mit der Druckmittelversorgung (bei 48 in den 1 bis 7) des Triebwerks 44 verbunden und mit Druckmittel versorgt. So ist eine voneinander unabhängige Druckmittelversorgung und Druckbeaufschlagbarkeit für die erste Entlastungsfläche 64 und die die zweiten Entlastungsflächen 66 bereitgestellt.
Der dem (in 1 rechts und in seinem oberen Totpunkt gezeigte) Axialkolben 58 zugeordnete Arbeitsraum 62 ist über einen Niederdruckanschluss 50 mit einem Niederdruckreservoir (nicht gezeigt) druckmittelverbunden. Ein der Druckmittelversorgung 48 des Triebwerks 44 zugeordneter Druckmittelanschluss 46 und der Niederdruckanschluss 50 des Triebwerks 44 sind an einer (in 1 oben gezeigten) Oberseite des Gehäusedeckels 6 ausgebildet. Die von den Anschlüssen 46 und 50 zu den jeweiligen Arbeitsräumen 62 der Axialkolben 58 führenden Leitungen sind durch Bohrungen im Gehäusedeckel 6 ausgebildet. Zum Ableiten von Druckmittel, das aus den Arbeitsräumen 62 der Axialkolben 58 und aus den Entlastungsflächen 64 und 66 des Wiegenlagers 24 (durch einen Spalt zwischen den Gleitlagerflächen 20 und 28) in den Innenraum des Gehäuses 4, 6 leckt, ist auch der Gehäuseinnenraum mit dem Niederdruckreservoir druckmittelverbunden (nicht gezeigt). Ein der Druckmittelversorgung 36 des Stellwerks 32 zugeordneter Druckmittelanschluss 34 ist gesondert vom Druckmittelanschluss 46 des Triebwerks 44 ausgebildet.
In 2 ist erkennbar, dass die Schwenkwiege 8 beiderseits einer Öffnung 16, durch die in einem in der Axialkolbenmaschine 2 eingebauten Zustand der Schwenkwiege 8 die Triebwelle 56 hindurch verläuft, in beiden Richtungen der Schwenkachse des Wiegenlagers 24 heraus stehende Lagerflächenträger 18 aufweist, auf denen jeweils eine konvexe, zylindersektorförmige Gleitlagerfläche 20 ausgebildet ist. In den Gleitlagerflächen 20 sind jeweils eine erste Entlastungsfläche 64 und zwei zweite Entlastungsflächen 66 ausgebildet, gemäß der Anordnung in 3a.
In einer Betriebssteuerung der Axialkolbenmaschine 2 ist vorgesehen, diese aus einem deaktivierten Zustand in einen Lastzustand „hochzufahren”, indem zunächst – mittels des Stellwerks 32 ein vorbestimmbarer Schrägwinkel der Schrägscheibe 14 eingestellt wird. Über die erste Druckmittelversorgungsleitung 68 wird die Druckmittelversorgung 36 für die erste/n Entlastungsfläche/n 64 bereitgestellt, wodurch das Wiegenlager 24 mit einer zu dem bei 36 herrschenden Versorgungsdruck des Stellwerks 32 proportionalen Kraft entlastet wird. Erst danach wird das Triebwerk 44 aktiviert, indem auch dieses über dessen Druckmittelversorgung (bei 48 in den 1 bis 7) mit Hochdruck beaufschlagt wird. Dabei wird der bei 48 herrschende Versorgungsdruck über die zweite Druckmittelversorgungsleitung 70 für die zweite/n Entlastungsfläche/n 66 bereitgestellt. Durch letztere wird das Wiegenlager 24 zusätzlich mit einer zum Versorgungsdruck (bei 48) des Triebwerks 44 proportionalen Kraft entlastet.
Wenn die Axialkolbenmaschine 2 in einem Lastzustand betrieben wird, ist vorgesehen, bei einer gewünschten Laständerung den Schrägwinkel der Schrägscheibe 24 unter Last zu verstellen. Dazu wird der am Stellkolben 38 des Stellwerks 32 anliegende Stelldruck des Stellwerks 50 geändert (erhöht oder verringert). Dabei bleiben die ersten Entlastungsflächen 64 weiterhin mit der Druckmittelversorgung 36 des Gegenkolbens 40 des Stellwerks 32 und die zweiten Entlastungsflächen 66 weiterhin mit der Druckmittelversorgung 48 des Triebwerks verbunden und mit Druckmittel versorgt, wodurch das Wiegenlager 24 kontinuierlich entlastet wird.
Die 3a und 3b zeigen beispielhafte Anordnungen von ersten und zweiten Entlastungsflächen 64, 66, wie sie in den Gleitlagerflächen 20 der Schwenkwiege 8 oder in den dazu komplementären Gleitlagerflächen 28 der Lagerschalen 26 des Wiegenlagers 24 ausgebildet sein können. In diesen Anordnungen umfasst das Wiegenlager 24 mindestens eine (wie in 3a gezeigt) oder mehr (wie z. B. in 3b) erste Entlastungsflächen 64 und zwei (wie in 3a) oder mehr (wie z. B. in 3b) zweite Entlastungsflächen 66. Ferner ist darin die in Schwenkrichtung 12 (vgl. den Pfeil in 3b) mittlere erste Entlastungsfläche 64 in einem Mittelbereich der Gleitlagerfläche 20, 28 und jede der ersten Entlastungsflächen 64 zwischen zwei zweiten Entlastungsflächen 66 angeordnet. Diese Anordnungen der Entlastungsflächen 66, 68 bewirken eine in Schwenkrichtung 12 des Wiegenlagers 24 gleichmäßige Verteilung der Entlastungskraft auf den Gleitlagerflächen 20, 28.
Die 4a und 4b zeigen alternative Anordnungen von ersten und zweiten Entlastungsflächen 64 und 66, wie sie in einer der Gleitlagerflächen 20, 28 des Wiegenlagers 24 ausgebildet sein können. In diesen Anordnungen umfasst das Wiegenlager 24 mindestens eine (wie in 4a gezeigt) oder mehr (wie z. B. in 4b) erste Entlastungsflächen 64 und ebenso viele zweite Entlastungsflächen 66. Dabei ist eine erste der ersten Entlastungsflächen 64 zwischen einem in Schwenkrichtung angeordneten Endbereich 22, 30 der Gleitlagerfläche 20, 28 und einer ersten der zweiten Entlastungsflächen 66 angeordnet, und in 4b ist jede weitere der ersten Entlastungsflächen 64 zwischen zwei zweiten Entlastungsflächen 66 angeordnet. Diese Anordnungen der Entlastungsflächen 64, 66 bewirken eine in Schwenkrichtung 12 des Wiegenlagers 24 asymmetrische Verteilung der Entlastungskraft auf den Gleitlagerflächen 20, 28, und eine Verschiebung des Ansetzbereichs der Entlastungskraft in Richtung der zweiten Entlastungsfläche/n 66, wenn das Triebwerk 44 in einem Lastzustand zugeschaltet (aktiviert) wird.
In den in den 3a, 3b, 4a und 4b gezeigten Anordnungen sind die erste/n Entlastungsfläche/n 64 und die zweite/n Entlastungsfläche/n 66 in Schwenkrichtung beabstandet voneinander angeordnet. Im Gegensatz dazu sind bei den in den 5a und 5b gezeigten Anordnungen in einer der Gleitlagerflächen 20, 28 des Wiegenlagers 24 die ersten und zweiten Entlastungsflächen 64, 66 im Wesentlichen parallel zueinander und nebeneinander ausgebildet, und erstrecken sich über einen in Schwenkrichtung 12 mittleren Abschnitt (in 5a und 5b nicht bezeichnet) der Gleitlagerfläche 20, 28. Diese Anordnungen bewirken eine in Schwenkrichtung gleichmäßige und im Wesentlichen im mittleren Abschnitt der Gleitlagerfläche zentrierte Verteilung der Entlastungskraft auf der Gleitlagerfläche 20, 28. Eine (in den 5a und 5b links gezeigte) erste Entlastungsfläche 66 ist bei derjenigen Längsseite der Gleitlagerfläche 20 bzw. 28 ausgebildet, die einer Öffnung im Wiegenlager 24, durch die hindurch die Triebwelle 56 verläuft, näher ist. Weil die Schwenkwiege 8 sich unter Kraftbeaufschlagung, sei es durch das Stellwerk 32 und/oder durch das Triebwerk 44, zwischen den beidseitig der Öffnung (16 in 2) für die Triebwelle 56 angeordneten Gleitlagerflächen 20, 28 durchbiegt, wenn auch nur leicht, bewirken die in den 5a und 5b gezeigten Anordnungen der Entlastungsflächen 64, 66 eine Entlastung der Gleitlagerflächen 20, 28 dort, wo diese aufgrund der Durchbiegung näher beieinander sind, d. h. dort, wo ein Spalt zwischen den Gleitlagerflächen kleiner ist, und dies bereits dann, wenn die Kraftbeauschlagung auf das Wiegenlagers 24 nur vom Stellwerk 32 ausgeht.
Die in den 6a, 6b und 6c sowie in den 7a, 7b und 7c gezeigten Varianten von Anordnungen der ersten und zweiten Entlastungsfläche 64 und 66 (beispielhaft wie in 4a gezeigt) veranschaulichen, dass die Entlastungsflächen 64, 66 auf die Gleitlagerfläche 20 der Schwenkwiege 8 und/oder die Gleitlagerfläche 28 des Wiegenlagers 24 wie folgt verteilt sein können: (i) entweder sind die mindestens eine erste und alle evtl. weiteren ersten Entlastungsflächen 64 sowie die mindestens eine zweite oder alle zweiten Entlastungsflächen 66 in der Gleitlagerfläche 20 der Schwenkwiege 8 ausgebildet (vgl. 6a und 7a), oder (ii) die erste/n und die zweite/n Entlastungsfläche/n 64 und 66 sind in der Gleitlagerfläche 28 des Wiegenlagers 24 ausgebildet (vgl. 6b und 7b), oder (iii) die erste/n Entlastungsfläche/n 64 sind in der Gleitlagerfläche 28 des Wiegenlagers 24 und die zweite/n Entlastungsfläche/n 66 in der Gleitlagerfläche 20 der Schwenkwiege 8 ausgebildet (vgl. 6c und 7c), oder (iv) die erste/n Entlastungsfläche/n 64 sind in der Gleitlagerfläche 20 der Schwenkwiege 8 und die zweiten Entlastungsflächen 66 in der Gleitlagerfläche 28 des Wiegenlagers 24 ausgebildet (nicht gezeigt). Bei den beiden zuletzt genannten Anordnungen (iii) und (iv) sind die erste/n und zweite/n Entlastungsflächen 64 und 66 in Schwenkrichtung 12 des Lagers soweit voneinander beabstandet, dass auch bei einer im Betrieb vorgesehenen Verschwenkung der Schwenkwiege 8 relativ zum Wiegenlager 24 die in der einen Gleitlagerfläche 20 bzw. 28 ausgebildeten erste/n Entlastungsflächen 64 den in der anderen Gleitlagerfläche 28 bzw. 20 ausgebildeten zweite/n Entlastungsfläche/n 66 nicht, auch nicht teilweise, gegenüberstehen.
Den in den 6a bis 6c gezeigten Varianten von Anordnungen der Entlastungsflächen 64 und 66 gemeinsam ist, dass die erste Druckmittelversorgungsleitung 68 und die zweite Druckmittelversorgungsleitung 70 direkt, etwa mittig, in die jeweilige erste bzw. zweite Entlastungsfläche 64 bzw. 66 mündet und dementsprechend zumindest abschnittsweise in dem Bauteil (Schwenkwiege 8 bzw. Wiegenlager 24) verläuft, in dem die zugeordnete Entlastungsfläche 64, 66 ausgebildet ist. Im Gegensatz dazu ist den in den 7a bis 7c gezeigten Varianten gemeinsam, dass die erste 68 und die zweite Druckmittelversorgungsleitung 72 zumindest abschnittweise in dem Bauteil, Schwenkwiege 8 oder Wiegenlager 24, verläuft, die zu dem Bauteil, Wiegenlager 24 oder Schwenkwiege 8, das die der jeweiligen Druckmittelversorgungsleitung 70, 72 zugeordnete Entlastungsfläche 64, 66 aufweist, komplementär ist, und dass die erste 68 und die zweite Druckmittelversorgungsleitung 72 in die Gleitlagerfläche 20, 28 des Bauteils, Schwenkwiege 8 oder Wiegenlager 24, mündet, die derjenigen Gleitlagerfläche 28, 20, die die Entlastungsfläche 64, 66 aufweist, gegenüberliegt.
Offenbart ist eine Axialkolbenmaschine 2 in Schrägscheibenbauweise in Schrägscheibenbauweise, mit einem Triebwerk 28, das eine Schwenkwiege 8 hat, die in einem als Gleitlager ausgeführten Wiegenlager 24 gelagert ist und deren Schwenkwinkel 10 zur Einstellung eines Schluckvolumens mittels eines Stellwerks 32 verstellbar ist. Dabei sind in einer Gleitlagerfläche 20 der Schwenkwiege und/oder in einer Gleitlagerfläche des Wiegenlagers 24 zur hydrostatischen Entlastung mindestens eine erste Entlastungsfläche 64 und mindestens eine zweite Entlastungsfläche 66 ausgebildet, die unabhängig voneinander mit Hochdruck beaufschlagbar und entlastbar sind.
Bezugszeichenliste

2: Axialkolbenmaschine
4: Gehäusewanne
6: Gehäusedeckel
8: Schwenkwiege
10: Schwenkwinkel
12: Schwenkrichtung
14: Schrägscheibe
16: Öffnung
18: Lagerflächenträger
20: Gleitlagerfläche
22: Endbereich
24: Wiegenlager
26: Lagerschale
28: Gleitlagerfläche
30: Endbereich
32: Stellwerk
34: Druckmittelanschluss
36: Druckmittelversorgung
38: Stellkolben
40: Gegenkolben
42: Längskanal
44: Triebwerk
46: Druckmittelanschluss
48: Druckmittelversorgung
50: Niederdruckanschluss
52: Steuereinrichtung
54: Zylindertrommel
56: Triebwelle
58: Axialkolben
60: fußseitiger Endabschnitt
62: Arbeitsraum
64: erste Entlastungsfläche
66: zweite Entlastungsfläche
68: erste Druckmittelversorgungsleitung
70: zweite Druckmittelversorgungsleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3242634 A1 [0002]
DE 102006055161 A1 [0003]

Claims

Axialkolbenmaschine (2) in Schrägscheibenbauweise, mit einem Triebwerk (28), das eine Schwenkwiege (8) hat, die über zumindest eine Gleitlagerfläche (20) auf zumindest einer Gleitlagerfläche (28) eines Wiegenlagers (24) gelagert ist und deren Schwenkwinkel (10) zur Einstellung eines Schluckvolumens mittels eines Stellwerks (32) verstellbar ist, wobei in zumindest einer Gleitlagerfläche (20, 28) zur hydrostatischen Entlastung mindestens eine erste Entlastungsfläche (64) und mindestens eine zweite Entlastungsfläche (66) ausgebildet sind, die mit Hochdruck beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste (64) und die mindestens eine zweite Entlastungsfläche (66) unabhängig voneinander mit Hochdruck beaufschlagbar und entlastbar sind.
Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 1, wobei eine erste Druckmittelversorgungsleitung (68), die eine Druckmittelversorgung (36) des Stellwerks (32) mit der mindestens einen ersten Entlastungsfläche (64) verbindet, und eine zweite Druckmittelversorgungsleitung (70), die eine Druckmittelversorgung (48) des Triebwerks (28) mit der mindestens einen zweiten Entlastungsfläche (66) verbindet, vorgesehen sind.
Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine erste Entlastungsfläche (64) aus einer Druckmittelversorgung (36) des Stellwerks (32) und die mindestens eine zweite Entlastungsfläche (66) aus einer Druckmittelversorgung (48) des Triebwerks (28) mit unter Hochdruck stehendem Druckmittel beaufschlagbar sind, so dass bei einem Sperren einer dieser Druckmittelversorgungen (36, 48) die zugeordnete Entlastungsfläche (64, 66) entlastet ist.
Axialkolbenmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei die Schwenkwiege (8) eine Schrägscheibe (14) mit einer Laufbahn fußseitiger Endabschnitte (60) von Arbeitskolben (58) des Triebwerks (44) umfasst, wobei auf einer Hochdruckseite der Schrägscheibe (14) in dieser Laufbahn ein Loch in der Schrägscheibe (14) vorgesehen ist, und wobei zur Versorgung der mindestens einen zweiten Entlastungsfläche (66) mit Druckmittel eine zweite Druckmittelversorgungsleitung (70) abschnittweise innerhalb der Schwenkwiege (8) von diesem Loch zu der mindestens einen zweiten Entlastungsfläche (66) verläuft.
Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei im Betrieb der Axialkolbenmaschine (2) die mindestens eine erste Entlastungsfläche (66) ständig mit Hochdruck beaufschlagt ist, und wobei die mindestens eine zweite Entlastungsfläche (66) entlastet ist, wenn das Triebwerk (60) in einem Stand-by-Zustand betrieben wird, und mit Hochdruck beaufschlagt ist, wenn das Triebwerk (60) in einem Lastzustand betrieben wird.
Axialkolbenmaschine nach einem der Patentanspruch 1 bis 5, wobei die mindestens eine erste Entlastungsfläche (64) und die mindestens eine zweite Entlastungsfläche (66) in Schwenkrichtung (12) beabstandet voneinander angeordnet sind.
Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 6, wobei in einer der Gleitlagerflächen (20, 28) eine oder mehr erste Entlastungsflächen (64) und zwei oder mehr zweite Entlastungsflächen (66) ausgebildet sind, wobei in Schwenkrichtung (12) eine mittlere der ersten Entlastungsflächen (64) in einem Mittelbereich dieser Gleitlagerfläche (20, 28) und jede der ersten Entlastungsflächen (64) zwischen zwei zweiten Entlastungsflächen (66) angeordnet ist.
Axialkolbenmaschine nach Patentanspruch 6 wobei in einer der Gleitlagerflächen (20, 28) eine oder mehr erste Entlastungsflächen (64) und ebenso viele zweite Entlastungsflächen (66) ausgebildet sind, wobei eine erste der ersten Entlastungsflächen (64) zwischen einem in Schwenkrichtung angeordneten Endbereich (22, 30) dieser Gleitlagerfläche (20, 28) und einer ersten der zweiten Entlastungsflächen (66) angeordnet ist, und wobei jede weitere der ersten Entlastungsflächen (64) zwischen zwei zweiten Entlastungsflächen (66) angeordnet ist.
Axialkolbenmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, wobei die mindestens eine Gleitlagerfläche (28) des Wiegenlagers (24) zylindersektorförmig, konkav ausgebildet und die mindestens eine Gleitlagerfläche (20) der Schwenkwiege (8) zu der Gleitlagerfläche (28) des Wiegenlagers (24) komplementär geformt und zylindersektorförmig, konvex ausgebildet ist, und wobei die mindestens eine erste und die mindestens eine zweite Entlastungsfläche (64, 66) gemäß einer der folgenden Varianten angeordnet sind: (i) die erste bzw. zweite Entlastungsfläche (64, 66) sind in der Gleitlagerfläche (20) der Schwenkwiege (8) ausgebildet, (ii) die erste bzw. zweite Entlastungsfläche (64, 66) sind in der Gleitlagerfläche (28) des Wiegenlagers (24) ausgebildet, (iii) die erste Entlastungsfläche (64) ist in der Gleitlagerfläche (20) der Schwenkwiege (8) ausgebildet und die zweite Entlastungsfläche (66) ist in der Gleitlagerfläche (28) des Wiegenlagers (24) ausgebildet, (iv) die erste Entlastungsfläche (64) ist in der Gleitlagerfläche (28) des Wiegenlagers (24) ausgebildet und die zweite Entlastungsfläche (66) ist in der Gleitlagerfläche (20) der Schwenkwiege (8) ausgebildet.
Axialkolbenmaschine nach einem der Patentansprüche 2 bis 9, wobei die erste Druckmittelversorgungsleitung (68) und/oder die zweite Druckmittelversorgungsleitung (70) zumindest abschnittsweise in demjenigen Bauteil, Schwenkwiege (8) und/oder Wiegenlager (24), das die der ersten (68) und/oder zweiten (70) Druckmittelversorgungsleitung zugeordnete Entlastungsfläche (64, 66) aufweist, verläuft.
Axialkolbenmaschine nach einem der Patentansprüche 2 bis 9, wobei die erste Druckmittelversorgungsleitung (68) und/oder die zweite Druckmittelversorgungsleitung (70) zumindest abschnittsweise in dem Bauteil, Wiegenlager (24) oder Schwenkwiege (8), verläuft, das zu demjenigen Bauteil, Schwenkwiege (8) oder Wiegenlager (24), das die der ersten (68) und/oder zweiten (70) Druckmittelversorgungsleitung zugeordnete Entlastungsfläche (64, 66) aufweist, komplementär ist.
Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einem Hybridgetriebe, das den Antriebsstrang in einen mechanischen, z. B. von einem Verbrennungsmotor angetriebenen, Teilstrang und einen hydraulischen Teilstrang aufteilt, wobei der hydraulische Teilstrang mindestens eine Axialkolbenmaschine (2) nach einem der Patentansprüche 1 bis 11 umfasst.