DE102013218203A1

DE102013218203A1 - Schrägscheibenmaschine

Info

Publication number: DE102013218203A1
Application number: DE201310218203
Authority: DE
Inventors: Matthias Greiner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2015-03-12
Also published as: WO2015036178A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schrägscheibenmaschine, die Gehäuseteil (21), eine um eine Schwenkachse (15) verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege (14) und eine Wiegenlagerung (11) für die Schwenkwiege (14) umfasst, wobei die Wiegenlagerung (11) zumindest eine Lagerschale (12, 13) und eine Vorrichtung (30) zur Aufnahme der Lagerschale umfasst, die Vorrichtung (30) zur Aufnahme der Lagerschale in dem Gehäuseteil (21) angeordnet ist und die Lagerschale (12, 13) über zumindest einen Niet (50) so mit der Vorrichtung (30) zur Aufnahme der Lagerschale befestigt ist, dass sie gegen axiale und radiale Bewegungen gegenüber der Vorrichtung (30) zur Aufnahme der Lagerschale gesichert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrägscheibenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Schrägscheibenmaschinen dienen als Axialkolbenpumpen zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und als Axialkolbenmotor zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie. Bei Schrägscheibenmaschinen stützen sich mehrere in einer rotierenden Zylindertrommel geführte Kolben an einer Gleitfläche einer Schwenkwiege ab. Zur Verstellung des Hubes der Kolben ist die Neigung der Schwenkwiege einstellbar. Dazu ist die Schwenkwiege an ihrer von den Kolben abgewandten Seite in einem Gehäuse der Schrägscheibenmaschinen gelagert ist. Die Lagerung geschieht meistens über zwei kreisbogenförmige Lagerschalen, die sich mit ihrer Außenseite am Gehäuse abstützen und an deren Innenseite die Schwenkwiege bei einer Verstellung entlang eines Kreisbogens gleiten kann.
Zur Sicherung bzw. Befestigung der Lagerschale am Gehäuse sind aus dem Stand der Technik verschiedene Ansätze bekannt.
In der DE 10 2006 055 161 A1 ist eine Lagerschale gezeigt, an deren von der Schwenkwiege abgewandten Seite einstückig mit der Lagerschale ein Zapfen angebracht ist. Dieser erstreckt sich in ein Sackloch des Gehäuses und ist durch Presspassung gesichert.
Dabei ist ein Überkopfmontage der Lagerschale im Gehäuse nur bedingt möglich, und eine dauerhafte Lagerschalenfixierung ist bei ungünstigen Betriebszuständen nicht sicher gestellt. Weiterhin sind bei dieser einstückigen Lösung Mindestanforderungen an das Material der gesamten Lagerschale zu stellen.
Die Druckschrift DE 102 20 611 A1 zeigt eine Befestigung der Lagerschale am Gehäuse mittels einer Schraube, die in ein Sackloch des Gehäuses eingesetzt ist. Ein Schraubenkopf der Schraube ist in einem Durchgangsloch der Lagerschale angeordnet.
Nachteilig an derartig befestigten Lagerschalen sind der fertigungstechnische Aufwand für das Gewinde, das an einer engen Stelle im Gehäuse eingebracht werden muss, und das mögliche Lösen der Schraube.
Ferner zeigt die DE 10 2010 032 651 A1 eine verstellbare Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise, deren Schwenkwiege über zumindest eine Lagerschale direkt oder indirekt in einem Gehäuse der Axialkolbenmaschine gelagert ist. Dabei ist die zumindest eine Lagerschale über zumindest ein Niet am Gehäuse befestigt.
Hierbei ist nachteilig, dass der Niet die Lagerschale am Gehäuse befestigt und dadurch eine aufwendige Bearbeitung des Gehäuses zur Aufnahme der Lagerschale und an der Bohrung zur Befestigung des Niets nötig ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Schrägscheibenmaschine bereitzustellen, deren Aufbau bezüglich der Schwenkwiegenlagerung einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird hinsichtlich der Schrägscheibenmaschine durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Schrägscheibenmaschine umfasst ein Gehäuseteil, eine um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege und eine Wiegenlagerung für die Schwenkwiege, wobei die Wiegenlagerung zumindest eine Lagerschale und eine Vorrichtung zur Aufnahme der Lagerschale umfasst, die Vorrichtung zur Aufnahme der Lagerschale in dem Gehäuseteil angeordnet ist und die Lagerschale über zumindest einen Niet so mit der Vorrichtung zur Aufnahme der Lagerschale befestigt ist, dass sie gegen axiale und radiale Bewegungen gegenüber der Vorrichtung zur Aufnahme der Lagerschale gesichert ist.
Bei der Herstellung kann die Vorrichtung zur Aufnahme der Lagerschalen, auch bekannt als Lagerbock, separat gefertigt werden, wodurch eine hohe Genauigkeit bei der Bearbeitung der Lageraufnahmefläche erzielt werden kann. Zudem ist eine Montage der Lagerschalen auf den Lagerbock möglich, bevor dieser in das Gehäuseteil der Schrägscheibenmaschine eingesetzt wird. Um die Lagerschale so am Lagerbock zu fixieren, dass diese beim Transport, bzw. beim Montagevorgang fest in ihrer Position bleibt, wird die Lagerschale erfindungsgemäß mit einem Niet am Lagerbock befestigt. Dadurch können vorteilhaft auch Lagerböcke und Lagerschalen aus verschiedenen Werkstoffen (Alu, Stahl, Kunststoff ...) miteinander verbunden werden. Zudem ist diese Lösung kostengünstig gegenüber Lösungen mit anderen Befestigungsmitteln wie z.B. Schrauben.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung zur Aufnahme der Lagerschale auf der zum Gehäuseteil hin weisenden Seite eine Ausnehmung auf und der Niet ragt in diese Ausnehmung hinein, wobei der Niet in einer Durchgangsausnehmung der Vorrichtung angeordnet ist. Der Niet ragt also durch die Durchgangsausnehmung der Vorrichtung in die Ausnehmung hinein. In vorteilhafter Weise wird so die Lagerschale durch den Niet am Lagerbock befestigt, ohne dass der Niet über den Rand des Lagerbocks hinausragt. Dadurch ist es möglich die Aufnahmefläche des Gehäuseteils zur Aufnahme des Lagerbocks einfach und kostengünstig zu gestalten, ohne das Ausnehmungen für eventuell überstehende Bauteile in das Gehäuseteil vorgesehen werden müssen.
Vorzugsweise ist der Niet als ein Blindniet ausgebildet, insbesondere als ein Zugdornniet. Der Blindniet, bzw. Zugdornniet weist eine Niethülse und einen Nietdorn auf, und kann in vorteilhafter Weise von einer Seite des Bauteils her montiert werden. Hierdurch ist eine einfache Montage des Niets und somit eine einfache Befestigung der Lagerschale im Lagerbock möglich.
In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung zur Aufnahme der Lagerschale in der Ausnehmung eine Anlagefläche auf, an der ein Schließkopf des Niets anliegt. Ferner ist der Schließkopf durch eine Verformung der Niethülse gebildet. An einer Durchgangsausnehmung der Lagerschale ist an der dem Schließkopf des Niets abgewandten Seite eine versenkte Anlagefläche gebildet an der ein Setzkopf des Niets anliegt. Diese vorteilhafte Ausführung des Niets verspannt die Lagerschale derart mit dem Lagerbock, dass sich der Niet nicht löst und die Lagerschale am Lagerbock fixiert ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Anlagefläche und der Setzkopf des Niets im Wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet. Dies sorgt in vorteilhafter Weise für eine Zentrierung der Lagerschale in dem Lagerbock und verhindert ein Verrutschen der Lagerschale relativ zum Lagerbock.
Die erfindungsgemäße Schrägscheibenmaschine kann beispielsweise als Hydraulikmotor und/ oder als Hydraulikpumpe ein hydraulisches System bilden und in einem Fahrzeug mit einem Hydraulikhybridantrieb eingesetzt werden. Der Hydraulikhybridantrieb kann beispielsweise, einen Verbrennungsmotor, ein hydraulischen System mit Hoch- und Niederdruckspeicher und ein entsprechendes Getriebe umfassen. Ferner ist auch die Anwendung als mobile oder stationäre hydraulische Arbeitsmaschine möglich.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und der nachfolgenden Zeichnung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1: einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Schrägscheibenmaschine;
2: ein Längsschnitt einer Wiegenlagerung der erfindungsgemäßen Schrägscheibenmaschine;
3: einen Ausschnitt des Längsschnittes der Wiegenlagerung.
Ausführungsformen der Erfindung
Der in 1 dargestellte Längsschnitt zeigt eine erfindungsgemäße Schrägscheibenmaschine 1, die als verstellbare Axialkolbenpumpe zur Umsetzung bzw. Umwandlung von mechanischer Energie (Drehmoment, Drehzahl) in hydraulische Energie (Volumenstrom, Druck) oder als verstellbarer Axialkolbenmotor zur Umsetzung bzw. Umwandlung hydraulischer Energie (Volumenstrom, Druck) in mechanische Energie (Drehmoment, Drehzahl) dienen kann. Eine Antriebswelle 9 ist mittels einer Lagerung 10 an einem Gehäuseteil 21 eines ein- oder mehrteiligen Gehäuses 4 und mit einer weiteren Lagerung 10 an dem Gehäuse 4 der Schrägscheibenmaschine 1 um eine Rotationsachse 8 drehbar bzw. rotierend gelagert. Mit der Antriebswelle 9 ist eine Zylindertrommel 5 drehfest verbunden. Die Zylindertrommel kann dabei in axialer Richtung verschiebbar oder fest verbunden sein. Die Antriebswelle 9 und die Zylindertrommel 5 sind zweiteilig ausgebildet, können aber auch als ein Bauteil ausgebildet sein. Die Zylindertrommel 5 führt die Rotationsbewegung der Antriebswelle 9 aufgrund ihrer drehfesten Verbindung mit aus. In die Zylindertrommel 5 sind eine Vielzahl von Kolbenbohrungen 6 eingearbeitet, in denen Kolben 7 geführt werden. Die Kolben 7 werden auch Arbeitskolben genannt. Die Längsachsen 35 der Kolbenbohrungen 6 und Kolben 7 sind dabei im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 8 der Antriebswelle 9 bzw. der Zylindertrommel 5 ausgerichtet. In den Kolbenbohrungen 6 ist jeweils ein Kolben 7 beweglich gelagert. Eine Schwenkwiege 14 ist um eine Schwenkachse 15 schwenkbar an dem Gehäuse 4 gelagert.
Die Schwenkwiege 14, auch bekannt als Schrägscheibe, weist eine ebene bzw. plane Fläche auf, die eine Gleitvorrichtung 18 umfasst. Auf der Gleitvorrichtung 18 ist eine Vielzahl von Gleitschuhen 37 angeordnet und jeder Gleitschuh 37 ist dabei mit jeweils einem Kolben 7 verbunden. Hierzu weist jeder Gleitschuh 37 eine Gelenkkugel 39 auf, welche in einer Lagerpfanne 59 an dem Kolben 7 befestigt ist, so dass eine Kolbenverbindungsstelle 22 zwischen der Gelenkkugel 39 und der Lagerpfanne 59 an dem Kolben 7 ausgebildet ist und sich der Kolben 7 über die Gleitvorrichtung 18, bzw. über den Gleitschuh 37 an der Schwenkwiege 14 abstützt. Die teilweise sphärisch ausgebildeten Gelenkkugel 39 und Lagerpfanne 59 sind beide komplementär bzw. sphärisch ausgebildet, so dass dadurch bei einer entsprechenden Bewegungsmöglichkeit zueinander zwischen der Gelenkkugel 39 und der Lagerpfanne 59 an den Kolben 7 möglichst eine ständige Verbindung zwischen dem Kolben 7 und der Gleitvorrichtung vorhanden ist. Aufgrund der Verbindung der Kolben 7 mit der rotierenden Zylindertrommel 5 und der Verbindung der Lagerpfannen 59 mit den Gleitschuhen 37 führen die Gleitschuhe 37 eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 8 aus.
Die Schwenkwiege 14 ist um die Schwenkachse 15 schwenkbar in einer Wiegenlagerung 11 gelagert und weist eine Öffnung 42 zur Durchführung der Antriebswelle 9 auf.
Die Schwenkwiege 14 ist über zumindest eine Schwenkeinrichtung 24 verstellbar. Die Verstellung erfolgt über Verstellkolben 29.
Die Schwenkeinrichtung 24 kann sowohl durch zwei Verstellkolben 29 als auch durch einen Verstellkolben 29 und einen Gegenkolben dargestellt werden.
Der in 2 dargestellte Längsschnitt der Wiegenlagerung 11 zeigt eine im Gehäuseteil 21 angeordnete Vorrichtung 30 zur Aufnahme zumindest einer Lagerschale 12, 13. Die Vorrichtung 30 zur Aufnahme der Lagerschale wird auch als Lagerbock 30 bezeichnet und ist im Gehäuseteil 21 beispielsweise eingepresst, verschraubt, verschweißt oder auf ähnliche Art und Weise befestigt. Die Lagerschale 12, 13 kann beispielsweise aus einem Stahl oder aus Kunststoff hergestellt sein, sowie aus einem Verbundwerkstoff oder aus mehreren Lagen unterschiedlicher Materialien 12, 13. Die hier mehrlagig dargestellte Lagerschale 12, 13 ist über einen Niet 50 mit dem Lagerbock 30 verbunden und so gegen axiale und radiale Bewegungen gesichert.
Die Wiegenlagerung 11 der Schrägscheibenmaschine 1 kann beispielsweise einfach oder zweifach ausgeführt sein. Das heißt für eine zweifache Lagerung, dass die Schwenkwiege 14 in zwei nebeneinander angeordneten Lagerschalen 12, 13 gelagert ist.
3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt B des Längsschnitts der Wiegenlagerung 11. Die Vorrichtung 30 zur Aufnahme der Lagerschale 12, 13 liegt an dem Gehäuseteil 21 an und die Lagerschale 12, 13 ist über den Niet 50 mit dem Lagerbock 30 befestigt. Der Niet 50 ist als Blindniet ausgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel als ein Zugdornniet. Der Zugdornniet besteht aus einem Nietdorn 57 mit einem Nietdornkopf 58, einer Niethülse 55 und einem Setzkopf 54.
Der Lagerbock 30 weist auf der zum Gehäuseteil 21 hin weisenden Seite eine Ausnehmung 51 auf und der Niet 50 ragt in diese mit seinem Nietdornkopf 58 und einem Schließkopf 56 hinein. Der Schließkopf 56 wird beim Montagevorgang des Niets 50 durch die Verformung der Niethülse 55 gebildet. Dabei wird der Nietdorn 57 durch ein Werkzeug in Richtung des Setzkopfes 54 gezogen und der Nietdornkopf 58 verformt dabei die Niethülse 55. Der Schließkopf 56 drückt sich nun an eine Anlagefläche 33 des Lagerbocks 30 in der Ausnehmung 31 und liegt an dieser an. Dabei wird der Schließkopf immer stärker an die Anlagefläche 33 gepresst und verformt, bis die dafür benötigte Kraft so groß ist, dass schließlich der Nietdorn an einer definierten Stelle bricht. Die definierte Bruchstelle liegt für diese Ausführungsform unterhalb des Setzkopfes 54.
Auf der der Ausnehmung 31 abgewandten Seite liegt der Setzkopf 54 des Niets 50 an einer Anlagefläche 53 der Lagerschale 12, 13 an. Der Niet 50 ist so in einer Durchgangsausnehmung 32 des Lagerbocks 30 angeordnet, dass er die Lagerschale 12, 13 mit dem Lagerbock 30 verspannt.
Die Lagerschale 12, 13 weist eine weitere Durchgangsausnehmung 52 auf, an der die Anlagefläche 53 gebildet ist, an der der Setzkopf 54 des Niets 50 anliegt. Die Anlagefläche 53 ist derart ausgebildet, dass sie versenkt ist und der Setzkopf 54 in dieser Versenkung sitzt. Die Versenkung bezweckt, dass der Niet 50 mit seinem Setzkopf 54 nicht in den Lagerbereich der Schwenkwiege 14 hineinragt.
In der hier dargestellten Ausführung sind die Anlagefläche 53 und der Setzkopf 54 des Niets 50 im Wesentlichen kegelstumpfförmig ausgeführt. Der Setzkopf 54 zentriert somit die Lagerschale 12, 13 zur Durchgangsausnehmung 32 des Lagerbocks 30 und verhindert nach der Befestigung ein Verrutschen der Lagerschale 12, 13 zum Lagerbock.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006055161 A1 [0004]
DE 10220611 A1 [0006]
DE 102010032651 A1 [0008]

Claims

Schrägscheibenmaschine (1) umfassend ein Gehäuseteil (21), eine um eine Schwenkachse (15) verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege (14) und eine Wiegenlagerung (11) für die Schwenkwiege (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Wiegenlagerung (11) zumindest eine Lagerschale (12, 13) und eine Vorrichtung (30) zur Aufnahme der Lagerschale umfasst, wobei die Vorrichtung (30) zur Aufnahme der Lagerschale in dem Gehäuseteil (21) angeordnet ist und die Lagerschale (12, 13) über zumindest einen Niet (50) so mit der Vorrichtung (30) zur Aufnahme der Lagerschale befestigt ist, dass sie gegen axiale und radiale Bewegungen gegenüber der Vorrichtung (30) zur Aufnahme der Lagerschale gesichert ist.
Schrägscheibenmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (30) zur Aufnahme der Lagerschale auf der zum Gehäuseteil (21) hin weisenden Seite eine Ausnehmung (51) aufweist und der Niet (50) in diese Ausnehmung (51) hineinragt, wobei der Niet (50) in einer Durchgangsausnehmung (32) der Vorrichtung (30) angeordnet ist.
Schrägscheibenmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Niet (50) ein Blindniet, insbesondere ein Zugdornniet ist.
Schrägscheibenmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (30) zur Aufnahme der Lagerschale in der Ausnehmung (51) eine Anlagefläche (33) aufweist, an der ein Schließkopf (56) des Niets (50) anliegt.
Schrägscheibenmaschine (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkopf (56) durch eine Verformung der Niethülse (55) gebildet ist.
Schrägscheibenmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Durchgangsausnehmung (52) der Lagerschale (12) eine versenkte Anlagefläche (53) gebildet ist, an der ein Setzkopf (54) des Niets (50) anliegt.
Schrägscheibenmaschine (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (53) und der Setzkopf (54) des Niets (50) im Wesentlichen kegelstumpfförmig sind.
Schrägscheibenmaschine (1), nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie als hydraulische Axialkolbenpumpe und/oder hydraulischer Axialkolbenmotor ausgebildet ist.