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Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine in der Offenlegungsschrift
DE 10 2008 038 435 A1 und eine in der Offenlegungsschrift
DE 10 2008 038 455 A1 beschriebene, gattungsgemäße Axialkolbenmaschine umfasst ein Stellwerk, zum Verstellen eines Schwenkwinkels der Schrägscheibe. Das Stellwerk hat eine erste Stelleinrichtung mit einem hydraulisch verschiebbaren Stellteil, einem Stellkolben, zum Verstellen des Schwenkwinkels in eine erste Verschwenkrichtung und eine zweite Stelleinrichtung mit einem zweiten hydraulisch verschiebbaren Stellteil, einem Gegenkolben, zum Verschwenken des Schwenkwinkels in eine der ersten entgegengesetzten, zweiten Verschwenkrichtung.
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Bei der in der
DE 10 2008 038 435 A1 beschriebenen Axialkolbenmaschine umfasst eine jeweilige erste beziehungsweise zweite Stelleinrichtung einen mit einem Druckmittel beaufschlagbaren Stelldruckraum und das verschiebbar angeordnete Stellteil mit einem im ersten Stelldruckraum angeordneten Stellkolben. Über dessen Kolbenfläche ist ein Stelldruckraum begrenzt. Ein distales Ende einer sich vom Stellkolben aus erstreckenden Kolbenstange greift an der Schrägscheibe an. An der Kolbenstange ist ein Mitnahmeelement ausgebildet. Weiterhin umfasst eine jeweilige Stelleinrichtung eine Rückstellfeder zum Rückstellen des Stellteils. Durch eine jeweilige Rückstellfeder hindurch erstreckt sich die Kolbenstange des jeweiligen Stellteils. Der jeweilige Stelldruckraum ist im Wesentlichen vollständig innerhalb einer Gehäusewandung eines Gehäuses der Axialkolbenmaschine ausgebildet und mündet in den Innenraum des Gehäuses. Die jeweilige Rückstellfeder kann sich mit ihrem einen Ende an einem die Mündung des jeweiligen Stelldruckraums umringenden Gehäuseinnenflächenabschnitt abstützen. Mit ihrem anderen Ende kann sich die jeweilige Rückstellfeder an einem an der jeweiligen Kolbenstange ausgebildeten Mitnahmeelement abstützen. Dabei sind der Stelldruckraum, die Rückstellfeder und der an der distalen Seite des Mitnahmeelements angeordnete Abschnitt der Kolbenstange axial aufeinanderfolgend und benachbart angeordnet. Daher ist in dem Innenraum des Gehäuses eine gewisse freie Länge erforderlich, um eine jeweilige Rückstellfeder mit ihrer Federlänge und den an der distalen Seite des Mitnahmeelements angeordneten Abschnitt der Kolbenstange darin aufzunehmen.
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Nachteilig an diesem Aufbau einer jeweiligen Stelleinrichtung ist, dass dieser Aufbau eine große Baulänge des Gehäuses und damit der Axialkolbenmaschine bedingt.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise mit einem Gehäuse mit reduzierter Baulänge zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Axialkolbenmaschine sind in den Patentansprüchen 2 bis 12 beschrieben.
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Eine derartige Axialkolbenmaschine ist in Schrägscheibenbauweise ausgestaltet und umfasst ein Gehäuse, in dem eine Schwenkwiege schwenkbar gelagert ist, an der eine Schrägscheibe angeordnet ist, an der eine Vielzahl von Arbeitskolben abgestützt sind. Ein Schwenkwinkel der Schwenkwiege ist zur Verstellung eines Verdrängungsvolumens über eine erste Stelleinrichtung der Axialkolbenmaschine verstellbar. Die erste Stelleinrichtung weist einen ersten Stellzylinder, in dem ein mit der Schwenkwiege koppelbares, insbesondere gekoppeltes, erstes Stellteil zum Verstellen des Schwenkwinkels axial verschiebbar gelagert ist, und eine erste Rückstellfeder zum Rückstellen des Schwenkwinkels auf. Dabei ist die erste Rückstellfeder einerseits mit dem Gehäuse und andererseits mit der Schwenkwiege, insbesondere über das erste Stellteil, koppelbar, insbesondere gekoppelt.
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Erfindungsgemäß weist für zumindest einen bestimmungsgemäßen Schwenkwinkel der erste Stellzylinder und die erste Rückstellfeder der ersten Stelleinrichtung eine zumindest abschnittsweise axiale Überdeckung auf. Durch die axiale Überdeckung ist die Stelleinrichtung räumlich kompakt ausgebildet und hat in axialer Richtung eine reduzierte Baulänge. Dies kann zur Reduzierung einer Baulänge, insbesondere einer axialen Baulänge, des Gehäuses der Axialkolbenmaschine beitragen.
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Die Axialkolbenmaschine kann eine der ersten Stelleinrichtung entgegenwirkende, zweite Stelleinrichtung umfassen, die zur Verstellung des Schwenkwinkels einen zweiten Stellzylinder, in dem ein mit der Schwenkwiege koppelbares, insbesondere gekoppeltes, zweites Stellteil zum Verstellen des Schwenkwinkels axial verschiebbar gelagert ist, und eine zweite Rückstellfeder zum Rückstellen des Schwenkwinkels aufweist. Dabei ist die Rückstellfeder einerseits mit dem Gehäuse und andererseits mit der Schwenkwiege, insbesondere über das erste Stellteil, koppelbar, insbesondere gekoppelt. Ebenfalls erfindungsgemäß können für zumindest einen bestimmungsgemäßen Schwenkwinkel der zweite Stellzylinder und die zweite Rückstellfeder der zweiten Stelleinrichtung eine zumindest abschnittsweise axiale Überdeckung aufweisen. Auch bei der zweiten Stelleinrichtung bewirkt die axiale Überdeckung, dass die Stelleinrichtung räumlich kompakt ist und eine reduzierte Baulänge hat.
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Die Kopplung eines jeweiligen Stellteils mit der Schwenkwiege kann mittelbar, also beispielsweise durch ein zusätzliches, die Kopplung bewirkendes Bauteil, oder unmittelbar, also ohne weitere koppelnde Bauteile, ausgestaltet sein.
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Das Stellteil einer jeweiligen Stelleinrichtung kann als ein Stellkolben mit Kolbenstange ausgebildet sein. Dabei kann die Schwenkwiege zur Schwenkwinkelverstellung an der Kolbenstange angelenkt oder mit dieser gekoppelt sein.
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Vorzugsweise sind die Stelleinrichtungen derart ausgestaltet, dass die Schwenkwiege in einer Grundstellung, in welcher das Verdrängungsvolumen der Axialkolbenmaschine etwa Null ist, angeordnet ist, wenn beide Stellzylinder kraft- oder drucklos sind.
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Ein jeweiliger Stellzylinder und die ihm zugeordnete Rückstellfeder können zueinander im Wesentlichen koaxial angeordnet sein. Auch kann ein jeweiliger Stellzylinder von der ihm zugeordneten Rückstellfeder umfänglich zumindest abschnittsweise umgriffen sein. Dies gilt für beide Stelleinrichtungen und ermöglicht einen räumlich kompakten Aufbau der jeweiligen Stelleinrichtung, weil ihr benötigter radialer Bauraum reduziert ist.
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Ein jeweiliger Stellzylinder, das heißt der erste und /oder der zweite Stellzylinder kann jeweils von einem ihm zugeordneten Federteller axial zumindest abschnittsweise übergriffen sein. Diese Ausgestaltung trägt ebenfalls zur Reduzierung der Baulänge einer jeweiligen Stelleinrichtung bei. Ein derartiger Federteller kann von dem dem Stellzylinder zugeordneten Stellteil mitnehmbar, und über den die dem Stellzylinder zugeordnete Rückstellfeder am Gehäuse abstützbar sein.
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Ein jeweiliger Federteller kann eine radial nach innen kragende Anlagefläche, über die er von dem dem Stellzylinder zugeordneten Stellteil in Richtung zur Schwenkwiege mitnehmbar ist, und eine radial nach außen kragende Anlagefläche, an der die dem jeweiligen Stellzylinder zugeordnete Rückstellfeder abstützbar ist, aufweisen. Vorzugsweise durchsetzt dabei das Stellteil eine Öffnung der nach innen kragenden Anlagefläche und weist zur Mitnahme des Federtellers in der genannten Richtung eine radial erweiterte Mitnahmeeinrichtung, beispielsweise einen Steg, eine Nase, einen Ring oder eine Ringschulter, auf. Die nach innen kragende Anlagefläche des jeweiligen Federtellers kann in Verstellrichtung näher an der Schwenkwiege angeordnet sein als seine nach außen kragende Anlagefläche.
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Für die vorgenannte Ausgestaltung des Federtellers bedeutet das oben genannte Merkmal, dass ein jeweiliger Stellzylinder von dem zugeordneten Federteller axial zumindest abschnittweise übergriffen ist, dass für zumindest einen bestimmungsgemäßen Schwenkwinkel der Schwenkwiege die Strecke der axialen Beabstandung der nach innen kragenden Anlagefläche von der nach außen kragenden Anlagefläche und die dem Federteller zugeordnete Rückstellfeder zumindest abschnittsweise eine axiale Überdeckung aufweisen. Und das weiter oben genannte Merkmal, dass ein jeweiliger Stellzylinder von dem ihm zugeordneten Federteller umfänglich zumindest abschnittweise umgriffen ist, bedeutet, dass für zumindest einen bestimmungsgemäßen Schwenkwinkel der Schwenkwiege die Strecke der axialen Beabstandung der nach innen kragenden Anlagefläche von der nach außen kragenden Anlagefläche und der erste Stellzylinder zumindest abschnittsweise eine axiale Überdeckung aufweisen.
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Ein jeweiliger Federteller kann einen im Wesentlichen zylindrischen Mantelabschnitt aufweisen, von dem der jeweilige Stellzylinder umfänglich zumindest abschnittsweise umgriffen ist, und der zumindest abschnittsweise axial in die dem jeweiligen Stellzylinder zugeordnete Rückstellfeder eingetaucht ist. Auf diese Weise sind auf vorrichtungstechnisch einfache Weise der Federteller am Stellzylinder und die Stellfeder am Federteller koaxial zueinander verschiebbar angeordnet und radial gelagert. Besonders bevorzugt ist dabei über eine im Wesentlichen zylindrische Außenmantelfläche des jeweiligen Stellzylinders eine Führungsfläche für eine im Wesentlichen zylindrische Innenmantelfläche des Mantelabschnitts, beziehungsweise des Federtellers, und über eine entsprechende Außenmantelfläche des Mantelabschnitts eine entsprechende Führungsfläche für die Rückstellfeder ausgebildet.
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In der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine kann sich mindestens einer der jeweiligen Stellzylinder axial zumindest abschnittsweise in einen Innenraum des Gehäuses hinein erstrecken. Dies gilt mit Vorteil natürlich für beide Stellzylinder beider Stelleinrichtungen. Dabei kann sich der entsprechende Stellzylinder axial wenig oder überwiegend oder sogar vollständig über eine Gehäuseinnenfläche hinaus in den Innenraum des Gehäuses hinein erstrecken. Wenn sich der Stellzylinder axial wenig oder überwiegend in den Innenraum hinein erstreckt, ist es denkbar, eine den Stellzylinder umringende Nut des Gehäuses vorzusehen, in die hinein eine jeweilige Rückstellfeder eintauchen kann. Bei der Ausgestaltung mit einer den Stellzylinder umringenden Nut ist es auch denkbar, dass sich der Stellzylinder nur wenig oder nicht in den Innenraum des Gehäuses hinein erstreckt und dabei die Nut entsprechend tief in die Gehäuseinnenfläche hinein ausgebildet ist.
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Zumindest einer der jeweiligen Stellzylinder kann einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet sein. Dies kann natürlich auch für beide Stellzylinder beider Stelleinrichtungen gelten.
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Alternativ dazu kann zumindest einer der jeweiligen Stellzylinder mit dem Gehäuse verbindbar, insbesondere verbunden sein. Auch dies kann natürlich für beide Stellzylinder beider Stelleinrichtungen gelten. In dieser Ausgestaltung ist der jeweilige Stellzylinder als ein von dem Gehäuse gesondert hergestelltes Teil ausgebildet.
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In dieser Ausgestaltung kann zumindest einer der jeweiligen Stellzylinder einen Verbindungsabschnitt aufweisen, der in eine diesem Stellzylinder zugeordnete Gehäusebohrung einsetzbar oder einschraubbar oder einpressbar ist, insbesondere eingesetzt, eingeschraubt oder eingepresst ist. Dabei kann der Verbindungsabschnitt von einer Stirnseite hin zu einem von dem jeweiligen Stellzylinder begrenzten Stelldruckraum von einem Druckmittelkanal durchsetzt sein. Besonders bevorzugt ist dabei der Verbindungsabschnitt gegenüber dem Stelldruckraum radial verjüngt. Diese Varianten ermöglichen eine leichte Montage des Stellzylinders im Gehäuse der Axialkolbenmaschine.
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In der Variante, in der der Verbindungsabschnitt in die Gehäusebohrung, insbesondere unter Vermeidung einer Presspassung, einsetzbar (oder eingesetzt) ist, kann der jeweilige Stellzylinder derart ausgestaltet sein, dass aus einer Beaufschlagung des Stelldruckraums über den Druckmittelkanal mit einem Druckmittel eine Kraft resultiert, durch die der Stellzylinder in die Gehäusebohrung pressbar ist (oder gepresst wird). Diese Variante ermöglicht eine besonders leichte Montage des Stellzylinders im Gehäuse der Axialkolbenmaschine. Insbesondere kann der Verbindungsabschnitt mit einem Bodenabschnitt des Stellzylinders verbunden sein und eine gehäuseseitige Stirnfläche aufweisen, und am Bodenabschnitt kann gehäuseseitig eine den Verbindungsabschnitt umringende, vom Bodenabschnitt abgesetzte Ringschulter ausgebildet sein, die mit ihrer Ringschulterstirnfläche am Gehäuse aufsitzt. Ferner kann eine den Stelldruckraum zumindest abschnittsweise begrenzende Zylinderbodenfläche größer sein als eine Summe aus der Stirnfläche des Verbindungsabschnitts und der Ringschulterstirnfläche der Ringschulter. Diese Ausgestaltung bewirkt, dass der Stellzylinder bei einer Beaufschlagung des Stelldruckraums mit einem Druckmittel in die Gehäusebohrung gepresst und damit im Gehäuse fixiert wird. Es genügt jedoch unter Umständen auch, dass die Zylinderbodenfläche größer ist als eine Summe aus der Stirnfläche des Verbindungsabschnitts und nur einem Bruchteil der Ringschulterstirnfläche der Ringschulter, zum Beispiel der Hälfte der Ringschulterstirnfläche ist. Denn zumindest über den Axialspalt zwischen Ringschulter und Gehäuse, eventuell aber auch über den Radialspalt zwischen Verbindungsabschnitt und Gehäuse fällt der Stelldruck auf den Gehäusedruck ab, so dass die Ringschulter effektiv nicht mit dem Stelldruck, sondern mit einem kleineren Druck beaufschlagt ist. Ist der Radialspalt zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem Gehäuse durch eine Dichtung, zum Beispiel durch einen O-Ring abgedichtet, so ist die Ringschulter nur dem Gehäuseinnendruck ausgesetzt und die Zylinderbodenfläche muss nur größer sein als die Stirnfläche des Verbindungsabschnitts.
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Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
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Es zeigen
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1 schematische Darstellungen der Stelleinrichtungen und der Schrägscheibe einer Axialkolbenmaschine in verschiedenen Betriebszuständen,
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2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine mit einer ersten und einer zweiten Stelleinrichtung in einem Längsschnitt,
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3 eine Stelleinrichtung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in einem Teilschnitt,
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4 eine Stelleinrichtung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in einem Teilschnitt und
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5 eine Stelleinrichtung eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in einem Teilschnitt.
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Der prinzipielle Aufbau einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise wird nachfolgend anhand der 1 und 2 erläutert.
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Gemäß
2 ist die Axialkolbenmaschine
33 Teil eines hydrostatischen Systems
1, dessen weitere Elemente
3,
4,
6,
7 und
16 bis
24 gemäß
2 zu ihrer hydrostatischen Versorgung, Druckmittelversorgung und Einstellung dienen. Die weiteren Elemente umfassen eine erste Arbeitsleitung
3, eine zweite Arbeitsleitung
4, einen Hydrospeicher
6, ein Tankvolumen
7, ein Regelventil
16, eine Stelldruckleitung
17, eine Verbindungsleitung
18, ein Wechselventil
19, eine Verbindungsleitung
20, ein Druckreduzierventil
21, eine Rückkoppelfeder
22, eine Feder
23 und einen Aktuator
24. Der prinzipielle Aufbau, die Funktionen und das Zusammenwirken dieser Elemente sind in der Offenlegungsschrift
DE 10 2008 038 435 A1 beschrieben, auf die zum Zwecke der Offenbarung der genannten Teile verwiesen wird. Eine Beschreibung dieser Elemente wird daher hierin nicht wiederholt. Die vorliegende
2 wurde auf Grundlage von
1 der genannten Druckschrift erhalten, wobei Elemente
25 bis
52 gemäß
2 erfindungsgemäß abgeändert oder ergänzt wurden.
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Gemäß 2 hat die Axialkolbenmaschine 33 ein Triebwerk 2, über das in einem Motorbetrieb eine Triebwelle 5 antreibbar ist. In einem Pumpbetrieb hingegen ist das Triebwerk 2 von der Triebwelle 5 antreibbar. Die Axialkolbenmaschine 33 hat eine Schrägscheibe 36, deren Schwenkwinkel zur Einstellung eines Schluck- oder Verdrängungsvolumens mittels eines Stellwerks verstellbar ist. Die Schrägscheibe 36 ist dabei an einer in einem Schwenkwiegenlager 38 in einem Gehäuse 39 der Axialkolbenmaschine 33 schwenkbar gelagerten Schwenkwiege 37 angeordnet.
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Das Stellwerk dient zur Einstellung eines Betriebszustands der Axialkolbenmaschine 33, der durch den Schwenkwinkel der Schrägscheibe 36 bestimmt ist. Eine Verstellung der Schrägscheibe 36 dient dabei zum einen der Einstellung des Betriebszustands. Dieser kann gemäß 1 sein: ein Pumpenbetrieb A mit einem einstellbaren Fördervolumen, eine Grundstellung B oder ein Motorbetrieb C mit einem einstellbaren Schluckvolumen. Im Pumpenbetrieb A beziehungsweise Motorbetrieb C dient die Verstellung zudem der Einstellung des Schwenkwinkels der Schrägscheibe 36 und damit des Förder- beziehungsweise Schluckvolumens.
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Das Stellwerk umfasst eine erste Stelleinrichtung 34 zum Verschwenken der Schrägscheibe 36 um einen Schwenkwinkel (in 1 im Uhrzeigersinn) und mithin zum Einstellen des Pumpenbetriebs A und des entsprechenden Fördervolumens. Das Stellwerk umfasst ferner eine zweite Stelleinrichtung 35 zum Verschwenken der Schwenkwiege 37 um einen entgegengesetzten Schwenkwinkel (in 1 im Gegenuhrzeigersinn) und mithin zum Einstellen des Motorbetriebs C und des Schluckvolumens.
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Mit Bezug zu den 1 und 2 umfasst die erste Stelleinrichtung 34 einen ersten Stellzylinder 10 mit einem ersten Stelldruckraum 12 für eine erste Stellrichtung (siehe die strichpunktierte Linie unten in den 1A, 1B und 1C), ein in der ersten Stellrichtung verschiebbares erstes Stellteil 8, nämlich einen ersten Stellkolben 8 mit einer den ersten Stelldruckraum 12 begrenzenden ersten Kolbenfläche 14 und einer ersten Kolbenstange 31 mit ersten Mitnahmeelementen 27a, 27b, einen in der ersten Stellrichtung verschiebbaren ersten Federteller 28 und eine erste Rückstellfeder 25. Die zweite Stelleinrichtung 35 umfasst einen zweiten Stellzylinder 11 mit einem zweiten Stelldruckraum 13 für eine zweite Stellrichtung (siehe die strichpunktierte Linie oben in den 1A, 1B und 1C), ein in der zweiten Stellrichtung verschiebbares zweites Stellteil 9, nämlich einen zweiten Stellkolben 9 mit einer den zweiten Stelldruckraum 13 begrenzenden zweiten Kolbenfläche 15 und einer zweiten Kolbenstange 32 mit zweiten Mitnahmeelementen 30a, 30b, einem in der zweiten Stellrichtung verschiebbaren zweiten Federteller 29 und einer zweiten Rückstellfeder 26.
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Die erste Rückstellfeder 25 hat einen ersten Endabschnitt 25a, der an dem ersten Federteller 28 angreifen kann, und einen zweiten Endabschnitt 25b, der an dem ersten Stellteil 8 über das erste Mitnahmeelement 27b angreifen kann. In der Grundstellung B (siehe 1B) und in dem Motorbetriebszustand C (siehe 1C) liegt der erste Federteller 28 an einem ihm zugeordneten ersten Anschlag 28a, etwa an einem ersten Gehäuseinnenflächenabschnitt, der ein Teilabschnitt der Innenwandoberfläche der Gehäusewandung 40 des Gehäuses 39 ist, an. Analog dazu hat die zweite Rückstellfeder 26 einen ersten Endabschnitt 26a, der an dem zweiten Federteller 29 angreifen kann, und einen zweiten Endabschnitt 26b, der an dem zweiten Stellteil 9 über das zweite Mitnahmeelement 30b angreifen kann. In der Grundstellung B (siehe 1B) und im Pumpenbetrieb A (siehe 1A) liegt der zweite Federteller 29 an einem ihm zugeordneten zweiten Anschlag 29a, etwa an einem zweiten Gehäuseinnenflächenabschnitt, der ebenfalls ein Teilabschnitt der Innenwandoberfläche der Gehäusewandung 40 des Gehäuses 39 ist, an.
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Die Funktion des Stellwerks mit der ersten und zweiten Stelleinrichtung 34, 35 einer Axialkolbenmaschine 33 vom Typ mit federzentrierter, druckloser Grundstellung der Schrägscheibe (vergleiche 1B und 2) wird mit Verweis auf 1 erläutert. Wenn der erste Stelldruckraum 12 und der zweite Stelldruckraum 13 drucklos sind, befindet sich die Schwenkwiege 37 in ihrer Grundstellung, in der der Schwenkwinkel der Schrägscheibe 36 Null ist. Dann ist ein Förder- oder Schluck- bzw. Verdrängungsvolumen der Axialkolbenmaschine 33 ebenfalls Null. In dieser Grundstellung neutralisieren sich die auf die Schwenkwiege 37 ausgeübten Drehmomente der Rückstellfedern 25, 26 beider Stelleinrichtungen 34, 35, da die aus ihren Federkräften resultierende, auf die Schwenkwiege 37 einwirkende Drehmomente von gleichem Betrag und entgegengesetzter Drehrichtung sind. Dabei stützt die erste Rückstellfeder 25 sich mit ihrem zweiten Endabschnitt 25b an dem ersten Mitnahmeelement 27b des ersten Stellteils 8 und mit ihrem ersten Endabschnitt 25a über den ersten Federteller 28 an dem ersten Anschlag 28a ab. Die zweite Rückstellfeder 26 stützt sich mit ihrem zweiten Endabschnitt 26b an dem zweiten Mitnahmeelement 30b des zweiten Stellteils 9 und mit ihrem ersten Endabschnitt 26b über den zweiten Federteller 29 an dem zweiten Anschlag 29a ab.
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Wird der erste Stelldruckraum 12 des ersten Stellzylinders 10 mittels eines Druckmittels mit einem Stelldruck beaufschlagt, so wird das erste Stellteil 8 in Richtung zur Schwenkwiege 37 verschoben. Dabei drückt ein distales Ende der ersten Kolbenstange 31 auf einen Andruckbereich der Schrägscheibe 36 und verschwenkt die Schwenkwiege 37 im Uhrzeigersinn in 1 in eine Stellung, die einem Pumpenbetrieb A gemäß 1A entspricht. Dabei drückt die Schwenkwiege jenseits ihrer Schwenkachse auf ein distales Ende der zweiten Kolbenstange 32 des zweiten Stellteils 9 und drückt das zweite Stellteil 9 in den zweiten Stelldruckraum 13. Dabei wird die zweite Rückstellfeder 26 an ihrem zweiten Endabschnitt 26b von dem zweiten Mitnahmeelement 30b des zweiten Stellteils 9 beaufschlagt und zusammengedrückt. Wird aus dem ersten Stelldruckraum 12 Stelldruckmittel entlassen, so bewirkt die sich ausdehnende zweite Rückstellfeder 26 durch eine Mitnahme des zweiten Mitnahmeelement 30b des zweiten Stellteils 9, dass das zweite Stellteil 9 in Richtung der Schwenkwiege 38 drückt. Dies erfolgt solange, bis die Rückstellfedern 25, 26 wieder im Kräftegleichgewicht stehen und die Schwenkwiege 37 ihre Grundstellung B (gemäß 1B) aufweist.
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Wird der zweite Stelldruckraum 13 des zweiten Stellzylinders 11 mittels Druckmittel mit einem zweiten Stelldruck, das heißt einem Gegendruck oder Rückstelldruck, beaufschlagt, so wird das zweite Stellteil 9 in Richtung der Schwenkwiege 37 verschoben. Dabei drückt das distale Ende des zweiten Stellteils 9 auf einen entsprechenden Andruckbereich der Schrägscheibe 36 der Schwenkwiege 37 und verschwenkt die Schwenkwiege 37 im Gegenuhrzeigersinn in 1 in eine Stellung, die einem Motorbetrieb C gemäß 1C der Axialkolbenmaschine 33 entspricht. Dabei drückt die dem distalen Ende des zweiten Stellteils 9 in Bezug auf die Schwenkachse der Schwenkwiege 37 gegenüberliegende Seite der Schwenkwiege 37 das erste Stellteil 8 in den ersten Stelldruckraum 12. Dabei wird gemäß 1C die erste Rückstellfeder 25 an ihrem zweiten Endabschnitt 25b über ein Mitnahme durch das erste Mitnahmeelement 27b des Stellteils 8 mit einer Gegenkraft beaufschlagt und elastisch zusammengedrückt. Wird aus dem zweiten Stelldruckraum 13 Druckmittel entlassen, so bewirkt die sich ausdehnende erste Rückstellfeder 25 durch eine Mitnahme des ersten Mitnahmeelements 27b, dass das erste Stellteil 8 in Richtung der Schwenkwiege 37 drückt. Dies erfolgt solange, bis beide Rückstellfedern 25, 26 wieder im Kräftegleichgewicht stehen und die Schwenkwiege 37 ihre Grundstellung B (gemäß 1B) aufweist.
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Zur Lösung der Aufgabe, die Baulänge der Axialkolbenmaschine
33 zu verkürzen, ist die unter anderem aus der
DE 10 2008 038 435 A1 bekannte Konstruktion der ersten und zweiten Stelleinrichtung
34,
35 erfindungsgemäß dahingehend weiterentwickelt, dass zumindest ein axialer Teilabschnitt des ersten Stellzylinders
10 sich innerhalb der ersten Rückstellfeder
25 in der ersten Stellrichtung erstreckt und die erfindungsgemäße axiale Überdeckung ausbildet. Wie in den
2 und
3 gezeigt, ist dabei zumindest ein axialer Abschnitt der ersten Rückstellfeder
25 über zumindest den im Innenraum des Gehäuses
40 angeordneten Teilbereich des ersten Stellzylinders
10 gestülpt. Dabei erstreckt sich zumindest ein axialer Teilabschnitt des zweiten Stellzylinders
11 innerhalb der zweiten Rückstellfeder
26. Dabei ist auch zumindest ein axialer Abschnitt der zweiten Rückstellfeder
26 über zumindest den im Innenraum des Gehäuses
40 angeordneten Teilabschnitt des zweiten Stellzylinders
11 gestülpt.
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Zur konstruktiven Realisierung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein axialer Teilabschnitt des ersten Stellzylinders 10 und analog dazu zumindest ein axialer Teilabschnitt des zweiten Stellzylinders 11 im Innenraum des Gehäuses 40 angeordnet sind. Um dies zu erreichen, sind die Konstruktionen des herkömmlichen ersten und zweiten Stellzylinders 10 und 11, der ersten und zweiten Rückstellfeder 25 und 26 sowie des ersten und zweiten Federtellers 28 und 29 erfindungsgemäß wie in den 2 bis 5 beispielhaft gezeigt abgeändert. In den 3 bis 5 ist jeweils ein Ausführungsbeispiel von einer der beiden Stelleinrichtungen 34, 35 gezeigt. Bezeichnungen und Bezugszeichen der zusammenwirkenden Elemente der ersten Stelleinrichtung 34 sind stellvertretend für beide Stelleinrichtungen angeführt. Die andere Stelleinrichtung ist analog dazu ausgebildet.
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Der erste Stellzylinder 10 ist zumindest teilweise (wie in den 2 und 3 gezeigt) oder vollständig (wie in den 4 und 5 gezeigt) in dem Innenraum des Gehäuses 40 angeordnet. Wie in den 2 und 3 gezeigt, kann dazu ein Gehäuseinnenflächenabschnitt der Gehäusewandung 40 so ausgestaltet werden, dass der den ersten Stellzylinder 10 begrenzende erste Stellzylindermantel 45 zumindest teilweise aus der Gehäusewandung 40 in Richtung des Innenraums des Gehäuses 39 herausragt und integral mit der Gehäusewandung 40 des Gehäuses 39 ausgebildet ist. Alternativ dazu kann, wie in den 4 und 5 gezeigt, der erste Stellzylinder 10 auch als eigenständiges Teil hergestellt sein und an der Gehäuseinnenfläche der Gehäusewandung 40 befestigt sein. Analoges gilt jeweils für den zweiten Stellzylinder 11.
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Des Weiteren ist der Durchmesser der ersten Rückstellfeder 25 so groß gewählt, dass der erste Stellzylinder 10 einschließlich des diesen begrenzenden Mantelabschnitts 41 innerhalb der Rückstellfeder 25 Platz findet und sich im Innern der Rückstellfeder 25 axial erstrecken kann. Analoges gilt für die zweite Rückstellfeder 26 in Bezug auf den zweiten Stellzylinder 11 (vergleiche 2 bis 5).
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Der erste Federteller 28 ist von der bekannten, tellerförmigen, das heißt im Wesentlichen ebenen Bauform ausgehend erfindungsgemäß derart abgeändert, wie es in den 2 und 3 gezeigt ist. Der erste Federteller 28 umfasst einen etwa rohrförmigen Mantelabschnitt 41, dessen Durchmesser so groß gewählt ist, dass der erste Stellzylinder 10 und der diesen begrenzende Stellzylindermantel 45 sich axial innerhalb des Mantelabschnitts 41 erstrecken können. Der Mantelabschnitt 41 hat einen ersten Endabschnitt 41a und einen dem ersten entgegengesetzt angeordneten zweiten Endabschnitt 41b. Der erste Federteller 28 umfasst ferner eine von dem ersten Endabschnitt 41a radial nach außen kragende Anlagefläche 42, die dazu ausgebildet ist, dass an dieser der erste Endabschnitt 25a der ersten Rückstellfeder 25 angreifen kann, und eine am zweiten Endabschnitt 41b radial nach innen kragende Anlagefläche 43 mit einer Öffnung 44, durch die hindurch sich das erste Stellteil 8, genauer gesagt die Kolbenstange 31 des ersten Stellteils 8, erstreckt. Dabei ist der Durchmesser der ersten Rückstellfeder 25 so gewählt, dass sich, wie in den 2 und 3 gezeigt, der Mantelabschnitt 41 und die nach innen kragende Anlagefläche 43 innerhalb der ersten Rückstellfeder 25 erstrecken. Der zweite Federteller 29 ist, auch in seinem Bezug zum zweiten Stellzylinder 11 und zur zweiten Rückstellfeder 26, analog ausgestaltet wie der erste Federteller 28 in seinem Bezug zum ersten Stellzylinder 10 und zur ersten Rückstellfeder 25.
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In den 2 und 3 sind der erste und zweite Stellzylinder 10 und 11 abschnittsweise innerhalb der Gehäusewandung 40 angeordnet, wobei ein axialer Abschnitt des jeweiligen Stelldruckraums 12, 13 im von der Gehäusewandung 40 begrenzten Gehäuseinnenraum angeordnet ist und ein Abschnitt der jeweils zugeordneten Rückstellfeder 25, 26 über diesen axialen Abschnitt gestülpt ist. Nachfolgend wird stellvertretend der erste Stellzylinder 10 beschrieben, in dem Verständnis, dass analoges für den zweiten Stellzylinder 11 gilt.
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Der Stellzylindermantel 45 des Stellzylinders 8 ragt aus der Gehäusewandung 40 in Richtung des Innenraums des Gehäuses 39 heraus. Über eine Innenmantelfläche 46 des Stellzylindermantels 45 ist eine Führungsfläche für den ersten Stellkolben 8 ausgebildet. Eine Außenmantelfläche 47 des Stellzylindermantels 45 bildet eine Führungsfläche für den Mantelabschnitt 41 des ersten Federtellers 28, entlang der der Federteller 28 relativ zum Stellzylindermantel 45 verschiebbar ist. Am zweiten Endabschnitt 41b des Mantelabschnitts 41 kragt eine Anlagefläche 43 des Federtellers 28 radial nach innen und hat eine Öffnung 44, durch die hindurch sich die Kolbenstange 31 des Stellteils 8 erstreckt. An der Kolbenstange 31 des Stellteils 8 ist ein Mitnahmeelement 27a, beispielsweise in Form einer Ringschulter, ausgebildet, dessen Außendurchmesser größer als der Durchmesser der Öffnung 44 ist. So greift, wenn dem Stelldruckraum 12 Steuerdruckmittel zugeführt und der Stellkolben 8 aus dem Stelldruckraum 12 (in 3 nach unten) herausgedrückt wird, das Mitnahmeelement 27a an der nach innen kragenden Anlagefläche 43 des Federtellers 28 an und nimmt diesen Federteller 28 mit. Am ersten Endabschnitt 41a des Mantelabschnitts 41 des Federtellers 28 kragt eine Anlagefläche 42 radial nach außen. An dieser Anlagefläche 42 kann der erste Endabschnitt 25a der ersten Rückstellfeder 25 angreifen. Wenn aufgrund der Beschickung des Stelldruckraums 12 mit Druckmittel das Stellteil 8 aus dem Stellzylinder 10 heraus (in den 3 bis 5 nach unten) getrieben wird, nimmt die nach außen kragende Anlagefläche 42 des Federtellers 28 den ersten Endabschnitt 25a der ersten Rückstellfeder 25 mit. Die vorstehende Beschreibung des Zusammenwirkens des ersten Stellkolbens 8, des ersten Federtellers 28 und der ersten Rückstellfeder 25 gilt auch für die in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen des ersten Stellzylinders 10 beziehungsweis der ersten Stelleinrichtung 34. Analoges gilt auch für das Zusammenwirken des zweiten Stellzylinders 9, des zweiten Federtellers 28 und der zweiten Rückstellfeder 26 der zweiten Stelleinrichtung 35.
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Bei den in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispielen ist der erste Stellzylinder 10 als eigenständig herstellbares Bauteil ausgebildet und sein erster Stelldruckraum 12 befindet sich vollständig innerhalb des Innenraums des Gehäuses 39. In diesen Ausführungsbeispielen umfasst der Stellzylinder 10 einen Verbindungsabschnitt 50 zum Verbinden des Stellzylinders mit der Gehäusewandung 41 des Gehäuses 40, einen Bodenabschnitt 48 und den eigentlichen Stellzylindermantel 45. Die Innenmantelfläche 46 des Stellzylindermantels 45 bildet eine Führungsfläche für den Stellkolben. Eine Außenmantelfläche 47 des Stellzylindermantels 45 bildet eine Führungsfläche für den Federteller, genauer für dessen Mantelabschnitt 41. Zur Verbindung des ersten Stellzylinders 10 mit der Gehäusewandung 40 des Gehäuses 39 ist in der Gehäuseinnenfläche der Gehäusewandung 40 eine erste Gehäusebohrung 53 zur Aufnahme des Verbindungsabschnitts 50 des Stellzylinders 8 ausgebildet.
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Analoges gilt für den zweiten Stellzylinder 11. Die Rückstellfeder ist in den 4 und 5 im Gegensatz zu der 3 nicht gezeigt.
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In dem in der 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist in der Gehäusebohrung 53 ein Innengewinde 54 ausgebildet. An einer Außenmantelfläche des Verbindungsabschnitts 50 des Stellzylinders 8 ist ein zu dem Innengewinde 54 komplementäres Außengewinde 52 ausgebildet, das in das Innengewinde 54 eingreifen kann. Zur Befestigung des Stellzylinders 8 an der Gehäusewandung 40 ist der Verbindungsabschnitt 50 mit seinem Außengewinde 52 in das Innengewinde 54 der Gehäusebohrung 53 eingeschraubt. Analoges gilt für den zweiten Stellzylinder 9.
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In dem in der 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist in der Gehäusebohrung 53 kein Innengewinde und am Verbindungsabschnitt 50 des Stellzylinders 8 kein Außengewinde 52 ausgebildet. Stattdessen ist am ersten Stellzylinder 8 am Übergang vom Verbindungsabschnitt 50 zum Bodenabschnitt 48 eine Ringschulter 49 ausgebildet, die aus der Stirnfläche des Bodenabschnitts 48 vorspringt und den Verbindungsabschnitt 50 umringt. Diese Ringschulter 49 hat eine Ringschulterstirnfläche A49, die an der Innenoberfläche der Gehäusewandung 40 anschlagen kann. Der Verbindungsabschnitt 50 weist an seiner Stirnseite eine Stirnfläche A50 auf. Ein Druckmittelkanal 51 erstreckt sich axial durch den Verbindungsabschnitt 50 und mündet in einer den ersten Stelldruckraum 12 begrenzenden Zylinderbodenfläche A48 des Bodenabschnitts 48. Zur Verbindung des Stellzylinders 8 mit der Gehäusewandung 40 wird der Verbindungsabschnitt 50 in die Gehäusebohrung 53 eingeführt, bis die Ringschulterstirnfläche A49 an der Gehäusewandung 40 anschlägt, wie in 5 gezeigt. Die Zylinderbodenfläche A48 ist größer als die Summe der Stirnfläche A50 des Verbindungsabschnitts 50 und der Ringschulterstirnfläche A49 der Ringschulter 49, das heißt es gilt: A48 > A49 + A50.
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Bei einer Beschickung des Stelldruckraums 12 über die Stelldruckleitung 17 mit Stelldruckmittel und entsprechender Stelldruckbeaufschlagung breitet sich der Stelldruck durch den Druckmittelkanal 51 in den Stelldruckraum 12 des Stellzylinders 8 aus. Weil die Zylinderbodenfläche A48 größer als die Summe der Stirnfläche A50 des Verbindungsabschnitts 50 und der Ringschulterstirnfläche A49 der Ringschulter 49 ist, bewirkt die Stelldruckbeaufschlagung eine resultierende Kraft auf den Stellzylinder 8 in Richtung zur Gehäusewandung 40, so dass der Stellzylinder 8 in Richtung zur Gehäusewandung 40 und der Verbindungsabschnitt 50 in die Gehäusebohrung 53 gedrückt wird und so an der Gehäusewandung 40 fixiert ist. Analoges gilt für den zweiten Stellzylinder 9.
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In den in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispielen ist der erste und zweite Stellzylinder 8 und 9 als ein integrales Bauteil gesondert vom Gehäuse 39 hergestellt. Die Herstellung erfolgt vorzugsweise durch Drehen. Zum Erzielen der erforderlichen Abmessungs- und Formgenauigkeit sind zumindest die Außenmantelfläche des Verbindungsabschnitts 50 sowie eine Innenmantelfläche 46 und die Außenmantelfläche 47 des Stellzylindermantels 45 durch Drehen hergestellt.
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Offenbart ist eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise, bei der zur Verringerung einer axialen Baulänge für zumindest einen bestimmungsgemäßen Schwenkwinkel der Schrägscheibe in einer ersten Stelleinrichtung ein erster Stellzylinder und eine erste Rückstellfeder eine zumindest abschnittsweise axiale Überdeckung aufweisen. Vorzugsweise weisen auch in einer zweiten Stelleinrichtung ein zweiter Stellzylinder und eine zweite Rückstellfeder eine zumindest abschnittsweise axiale Überdeckung auf.
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Eine erfindungsgemäße hydraulische Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ist mit besonderem Vorteil als Komponente eines hydraulischen Hybridantriebs in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Personenkraftfahrzeug verwendbar. In Fahrzeugen kommt es in besonderer Weise auf eine gedrängte Bauweise an.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008038435 A1 [0002, 0003, 0031, 0040]
- DE 102008038455 A1 [0002]
