DE102014209892A1 - Axialkolbenmaschine - Google Patents

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Gert Baitinger
Christoph Beerens
Michael Kreisig
Markus Leutert
Rolf Müller
Berthold Repgen
Roland Schacherer
Falk Schneider
Peter Wieske
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Mahle International GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine (1), – mit einer Welle (3), die drehfest mit einer Schrägscheibe (4) verbunden ist, – mit ringförmig um und koaxial zur Welle (3) angeordneten Zylindern (5), in welchen Kolben (6) translatorisch verstellbar angeordnet sind, wobei jeder Kolben (6) über ein Kalottenlager (7) und einen Gleitstein (8) mit der Schrägscheibe (4) gekoppelt ist, – wobei jedem Zylinder (5) eine Einlassöffnung (9) zugeordnet ist, – mit einer Steuerscheibe (10) mit einer exzentrisch angeordneten Durchgangsöffnung (11), die bei jeder Umdrehung der Steuerscheibe (10) jede Einlassöffnung (9) einmal überstreicht und dabei Arbeitsmedium in den zugehörigen Zylinder (5) leitet. Erfindungswesentlich ist dabei, dass zumindest ein Kalottenlager (7) mehrteilig ausgebildet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine mit einer Welle, die drehfest mit einer Schrägscheibe verbunden ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Wärmerückgewinnungssystem mit einer derartigen Axialkolbenmaschine.
  • Bei Verbrennungsmotoren ist es bekannt, dass lediglich 40% der im Kraftstoff gespeicherten Energie zur Bewegung des Kolbens und damit zum Antrieb des Verbrennungsmotors genutzt werden. Die restliche im Rahmen der Verbrennung erzeugte Energie wird hauptsächlich durch entweichende Verbrennungsabgase in Form von Wärme aus dem Verbrennungsmotor abgeleitet. Zur Reduzierung derartiger Wärmeverluste und damit auch zur Steigerung der Effizienz des Verbrennungsmotors ist es dabei bekannt, eine Axialkolbenmaschine mit dem Verbrennungsmotor zu koppeln.
  • Aus der DE 10 2010 036 917 A1 ist beispielsweise eine gattungsgemäße Axialkolbenmaschine mit einer Welle bekannt, welche drehfest mit einer Schrägscheibe verbunden ist. Koaxial zur Welle und ringförmig um diese sind dabei mehrere Zylinder angeordnet, in welchen jeweils gebaute und hohle Kolben translatorisch verstellbar angeordnet sind. Jeder dieser Kolben ist über ein zugehöriges Kalottenlager und einen Gleitstein mit der Schrägscheibe gekoppelt, wodurch eine Bewegung des jeweiligen Kolbens einen Antrieb der Schrägscheibe und damit ein Antreiben der Welle bewirkt. Über eine Steuerscheibe mit einer exzentrisch angeordneten Durchgangsöffnung wird dabei jede Einlassöffnung eines Zylinders bei jeder Umdrehung einmal überstrichen und dabei dem jeweiligen Zylinder Arbeitsmedium zugeführt. Hierdurch soll insbesondere eine kompaktbauende Axialkolbenmaschine geschaffen werden können.
  • Nachteilig bei der aus dem Stand der Technik bekannten Axialkolbenmaschine ist indes die vergleichsweise schwierige Fertigung des Kalottenlagers.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Axialkolbenmaschine der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, welche sich insbesondere durch ein verbessertes Kalottenlager auszeichnet.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Kalottenlager einer Axialkolbenmaschine nicht mehr wie bisher üblich einteilig oder sogar einstückig, sondern nunmehr mehrteilig auszubilden und dadurch deutlich einfacher herstellen zu können. Das Kalottenlager ist dabei Bestandteil einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine, die eine Welle aufweist, welche drehfest mit einer Schrägscheibe verbunden ist. Um die Welle herum und koaxial zu dieser sind üblicherweise zumindest vier Zylinder angeordnet, in welchen insbesondere gebaute und hohle Kolben translatorisch verstellbar angeordnet sind. Jeder dieser Kolben ist dabei über das besagte Kalottenlager und einen Gleitstein mit der Schrägscheibe gekoppelt. In dem Zylinder ist darüber hinaus eine Einlassöffnung zugeordnet, wobei die Axialkolbenmaschine zusätzlich eine Steuerscheibe mit einer exzentrisch angeordneten Durchgangsöffnung aufweist, die bei jeder Umdrehung der Steuerscheibe jede Einlassöffnung einmal überstreicht und dabei Arbeitsmedium, beispielsweise Abgas, in den zugehörigen Zylinder leitet. Durch die erfindungsgemäße mehrteilige Ausbildung des Kalottenlagers ist es möglich, die einzelnen Teile desselben separat herzustellen und separat zu bearbeiten, insbesondere auch separat vorzufertigen, wodurch insbesondere das Herstellen der den Gleitstein aufnehmenden Aufnahme deutlich vereinfacht wird. Durch die mehrteilige Ausbildung des erfindungsgemäßen Kalottenlagers ist nicht nur eine Steigerung der Herstellungsqualität, sondern auch eine Reduzierung der Herstellungskosten möglich.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine ist das Kalottenlager zweiteilig ausgeführt und besitzt einen ersten und einen zweiten Teil, wobei diese beiden Teile jeweils eine Aufnahme oder eine Aufnahmeschale für einen Gleitstein aufweisen. Die beiden Teile des Kalottenlagers, wovon eines einen Kopf des jeweiligen Kolbens bildet, sind dabei fest miteinander verbunden, beispielsweise thermisch miteinander gefügt, miteinander verschweißt, verklebt, verlötet oder verstemmt. Der zweite Teil des Kalottenlagers kann dabei insbesondere als umgeformte Blechbrücke ausgebildet sein und dadurch beispielsweise aus einem dickwandigen Blech hergestellt werden. Selbstverständlich ist auch eine Ausbildung des zweiten Teils als Sinterteil denkbar.
  • Zweckmäßig weist zumindest eine Aufnahme oder eine Aufnahmeschale eine Beschichtung auf, insbesondere eine Polymerbeschichtung, eine DLC-Beschichtung oder eine Polytetrafluorethylenbeschichtung (PTFE) oder ist nitriert. Bereits diese nicht abschließende Aufzählung der möglichen Beschichtungen lässt erahnen, welche mannigfaltigen Möglichkeiten für eine verschleiß- und/oder reibungsreduzierende Beschichtung im Bereich der Aufnahme bzw. der Aufnahmeschale bestehen. Von besonderem Vorteil hierbei ist wiederum, dass die Beschichtung dabei besonders einfach auf die beiden zunächst noch separaten Teile des Kalottenlagers aufgebracht werden kann, was bei einem einstückigen Kalottenlager deutlich schwieriger wäre.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist beispielsweise eine Aufnahmeschale aus Kunststoff ausgebildet und/oder in eine zugehörige Aufnahme des Kalottenlagers eingespritzt. Dies kann insbesondere auf der Gegendruckseite des Kolbens erfolgen. Durch die Ausbildung der Aufnahmeschale aus Kunststoff bzw. dem Einspritzen derselben in die zugehörige Aufnahme des Kalottenlagers kann wiederum ein vergleichsweise kostengünstiges aber dennoch verschleißbeständiges und reibungsarmes Kalottenlager geschaffen werden.
  • Darüber hinaus kann die Aufnahme vor dem Einfügen der Aufnahmeschale vermessen und dadurch mit der zugehörigen Aufnahmeschale gepaart werden, die selbst wiederum maßlich so bemessen ist, dass sie Fertigungstoleranzen ausgleicht. Dadurch kann das Kalottenlager zur Verwendung eines einheitlich gefertigten (gleichen Maßes) Gleitsteins eingestellt werden und die Toleranzkette bis hin zum oberen Totpunkt des Kolbens verkleinert werden. Da jede Toleranz am Restgasraum des Kolbens im oberen Totpunkt zum Zylinderende hin eine Reduzierung des Wirkungsgrads bedeutet, ist das Ausgleichen von Fertigungstoleranzen durch die beschriebene Vermessung und Paarung der Aufnahme mit der Aufnahmeschale von besonders großem Vorteil.
  • Zweckmäßig ist das Kalottenlager fest mit dem zugehörigen Kolben verbunden und weist eine zur Kolbenachse parallele Bohrung auf, in welche die jeweilige Aufnahmeschale einsetzbar ist. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, dass die zugehörige Aufnahmeschale einen Nippel oder Fortsatz besitzt, welcher formschlüssig in die zugehörige Bohrung eingreift und dadurch ein formschlüssiges Einfügen der Aufnahmeschale in die Aufnahme des Kalottenlagers ermöglicht.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist zumindest eine Aufnahmeschale mittels einer Schraube oder einer Feder, insbesondere mittels einer Tellerfeder, insbesondere von der Gegendruckseite aus gegen den zugehörigen Gleitstein vorgespannt. Hierdurch ist wiederum ein Toleranzausgleich auf der Gegendruckseite möglich, wodurch insbesondere größere Fertigungstoleranzen ermöglicht werden. Zweckmäßig ist zumindest ein Gleitstein aus Kunststoff, insbesondere aus einem Polymer mit Polytetrafluorethylen (PTFE) ausgebildet. Eine derartige Ausbildung des Gleitsteins aus Kunststoff ermöglicht wieder um eine qualitativ hochwertige sowie auch eine kostengünstige Herstellung desselben.
  • Zumindest ein Kolben der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine kann als gebauter und hohler Kolben ausgebildet sein und ein aus einem Rohr hergestelltes Kolbenhemd aufweisen, wodurch der Kolben selbst nicht nur vergleichsweise kostengünstig, sondern zudem auch leicht ausgebildet werden kann, wodurch insbesondere bei einem Einsatz der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine in einem Kraftfahrzeug Kraftstoff eingespart werden kann. Der Kolben ist dabei üblicherweise aus dem zuvor beschriebenen Kolbenhemd, einem Kolbenboden und dem Kalottenlager zusammengesetzt, wobei diese Komponenten beispielsweise thermisch miteinander gefügt, miteinander verklebt, verschweißt oder verlötet sein können. Diese nicht abschließende Aufzählung lässt bereits erahnen, wie mannigfaltig die Verbindungsmöglichkeiten der einzelnen Komponenten des Kolbens gestaltet sind. Rein theoretisch ist selbstverständlich auch ein Verpressen der einzelnen Teile miteinander denkbar.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist das Kolbenhemd eine Beschichtung auf, insbesondere eine Polymerbeschichtung, eine DLC-Beschichtung (Diamond Like Carbon) oder eine Polytetrafluorethylenbeschichtung (PTFE) oder ist nitriert. Diese Beschichtungen ermöglichen nicht nur eine Reduzierung des Reibungswiderstands, sondern auch eine Erhöhung des Verschleißwiderstandes, so dass durch eine derartige Beschichtung ein leichtgängiges und zugleich verschleißarmes Führen des Kolbens im Zylinder ermöglicht wird.
  • Zweckmäßig ist das Kolbenhemd ballig ausgebildet. Durch ein ballig ausgebildetes Kolbenhemd kann insbesondere ein Verklemmen desselben im Zylinder vermieden werden. Darüber hinaus ist es denkbar, dass der Kolben elliptisch ausgebildet ist, d.h. eine unrunde Außenkontur aufweist, wodurch ein Verdrehen desselben um seine Kolbenachse unterbunden werden kann.
  • In zumindest einem Zylinder kann darüber hinaus eine Zylinderlaufbuchse vorgesehen werden, welche beispielsweise verschleiß- und reibungsreduzierende Oberflächeneigenschaften aufweist, wodurch wiederum ein besonders verschleißarmes und leichtgängiges Verstellen des Kolbens im Zylinder ermöglicht wird.
  • Am Kolbenboden kann darüber hinaus eine in die Einlassöffnung zumindest teilweise eingreifende Nase angeordnet sein, welche generell als Fortsatz bezeichnet werden kann, und die derart ausgelegt ist, dass noch Gas, insbesondere in Gasform vorliegendes Arbeitsmittel, das expandiert wird, zum Anströmen und Betätigen des Kolbens durch die Einlassöffnung gelangen kann, unnützer Totraum hingegen, der den Wirkungsgrad negativ beeinflusst, ausgefüllt wird. Eine derartige Nase bzw. ein derartiger Fortsatz kann zusammen mit dem Kolbenboden, d.h. insbesondere einstückig, mit diesem hergestellt sein.
  • Zweckmäßig weist zumindest ein Kalottenlager eine Entlüftungsbohrung auf, welche einen Kolbeninnenraum mit der Umgebung verbindet. Hierdurch kann insbesondere ein sich Aufdehnen des Kolbens beim Betrieb der Axialkolbenmaschine und damit ein Verklemmen desselben im Zylinder zuverlässig vermieden werden. Ebenfalls vorgesehen sein kann eine Verdrehsicherung, die ein Verdrehen des Kolbens im Zylinder verhindert. Die Verdrehsicherung kann dabei – wie in den vorherigen Absätzen beschrieben – über eine unrunde Außenkontur des Kolbens sowie eine passend dazu ausgelegte Innenkontur des Zylinders gestaltet sein, oder aber auch durch eine Nut und einen darin eingreifenden Stift, wobei der Stift an dem Kalottenlager und die Nut an einem Gehäuse angeordnet ist, oder umgekehrt.
  • Generell ist die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine besonders bevorzugt in einem Wärmerückgewinnungssystem eines Kraftfahrzeuges einsetzbar, da hier über die Hälfte der im Kraftstoff gespeicherten Energie als Abwärme verloren geht und ein derartiges Wärmerückgewinnungssystem mit der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine mit dazu beitragen kann, den Kraftstoff effizienter zu nutzen und damit den Rückgewinnungsgrad des Kraftfahrzeugs zu steigern.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch
  • 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine,
  • 2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei einem anders ausgebildeten Kalottenlager,
  • 35 jeweils Detaildarstellungen unterschiedlicher Kalottenlager.
  • Entsprechend den 1 und 2 weist eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine 1, welche beispielsweise Bestandteil eines nicht näher gezeigten Wärmerückgewinnungssystems 2 eines Kraftfahrzeuges sein kann, eine Welle 3 auf, welche drehfest mit einer Schrägscheibe 4 verbunden ist. Um die Welle 3 herum und koaxial zu dieser angeordnet sind mehrere, vorzugsweise zumindest vier, Zylinder 5, in welchen gebaute und hohle Kolben 6 translatorisch verstellbar angeordnet sind. Jeder dieser Kolben 6 ist dabei über ein Kalottenlager 7 und einen Gleitstein 8 mit der Schrägscheibe 4 zum Antrieb der Welle 3 gekoppelt. Jedem Zylinder 5 ist darüber hinaus eine Einlassöffnung 9 zugeordnet, die je von einer Steuerscheibe 10 abdeckbar ist. Diese Steuerscheibe 10 besitzt eine exzentrisch angeordnete Durchgangsöffnung 11 und ist zudem drehfest mit der Welle 3 verbunden. Bei jeder Umdrehung der Steuerscheibe 10 überstreicht deren Durchgangsöffnung 11 jeweils einmal jede Einlassöffnung 9 eines Zylinders 5 und ermöglicht dadurch einen Zutritt von Arbeitsmedium in den zugehörigen Zylinder 5. Das Arbeitsmedium wird dabei zuvor in einem Sammelraum 12 unter Druck gesammelt, wobei dieser Sammelraum 12 beispielsweise mit einem Kreislauf eines Wärmerückgewinnungssystems 2 verbunden ist. Die Einlassöffnung 9 ist dabei in einer Zylinderabdeckung 13 angeordnet und fluchtet in genau einer Drehstellung der Steuerscheibe 10 mit deren Durchgangsöffnung 11. Zwischen der Zylinderabdeckung 13 und der Steuerscheibe 10 ist eine Dichtung 14 angeordnet, welche den Hohlraum 12 gegenüber dem Zylinder 5 abdichtet.
  • Erfindungsgemäß ist nun das Kalottenlager 7 mehrteilig, d.h. zumindest aus zwei Komponenten, zusammengesetzt, wodurch dessen Herstellbarkeit deutlich vereinfacht werden kann. Betrachtet man beispielsweise das Kalottenlager 7 gemäß der 1, so kann man erkennen, dass dieses zweiteilig ausgeführt ist, mit einem ersten Teil 15 und einem zweiten Teil 16, wobei die beiden Teile 15, 16 jeweils eine Aufnahme 17 (vgl. 1) oder eine Aufnahmeschale 18 (vgl. 2 bis 5) aufweisen. Der zweite Teil 16 des Kalottenlagers 7 kann dabei in kostengünstiger Weise als umgeformte Blechbrücke ausgebildet sein, wodurch insbesondere die Herstellung des Kalottenlagers 7 kostengünstiger und einfacher möglich ist. Durch die mehrteilige, insbesondere zweiteilige, Ausbildung des Kalottenlagers 7 können insbesondere die Aufnahmen 17 bzw. die Aufnahmeschalen 18 leichter nachbearbeitet bzw. überhaupt bearbeitet werden, wodurch nicht nur eine höhere Qualität, sondern auch eine einfachere Fertigung möglich ist.
  • Zumindest eine der Aufnahmen 17 bzw. der Aufnahmeschalen 18 kann darüber hinaus eine Beschichtung, insbesondere eine Polymerbeschichtung, eine DLC-Beschichtung oder eine Polytetrafluorethylenbeschichtung (PTFE) aufweisen oder aber nitriert sein. Diese nicht abschließende Aufzählung zeigt eine lokale verschleiß- und/oder reibungsreduzierende Beschichtung, welche insbesondere den Betrieb der Axialkolbenmaschine 1 erleichtert und deren Lebensdauer erhöht. Die Aufnahmeschalen 18 können beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet sein, oder aber auch in zumindest eine zugehörige Aufnahme 17 des Kalottenlagers 7 eingespritzt werden. Prinzipiell bestehen dabei zwei unterschiedliche Herstellungsmethoden des Kalottenlagers 7, wobei bei der einen eine separate Aufnahmeschale 18 in dem jeweiligen Teil 15, 16 des Kalottenlagers 7 eingesetzt wird. Die anderen Methode sieht dagegen eine Aufnahme 17 im jeweiligen Teil 15, 16 vor, wobei zusätzlich in diese Aufnahme 17 entweder eine verschleiß- und/oder reibungsreduzierende Beschichtung oder aber auch eine Aufnahmeschale 18 einspritzt werden kann.
  • Betrachtet man die 2 bis 5, so kann man erkennen, dass das Kalottenlager 7 fest mit dem zugehörigen Kolben 6 verbunden ist, beispielsweise mit diesem verstemmt, verschweißt oder verlötet ist, und eine zur Kolbenachse 19 parallele Bohrung 20 aufweist, in welche die jeweilige Aufnahmeschale 18 eingesetzt ist. Hierbei kann die jeweilige Aufnahmeschale 18 beispielsweise einen Fortsatz 21 bzw. Nippel aufweisen, der in die Bohrung 20 formschlüssig eingreift. Selbstverständlich kann die Aufnahmeschale 18 generell formschlüssig in eine entsprechende Ausnehmung 22 am ersten oder zweiten Teil 15, 16 des Kalottenlagers 7 eingesetzt werden. Darüber hinaus, kann beispielsweise eine Schraube 23 (vgl. 4) oder eine Feder 24 (vgl. 5), insbesondere eine Tellerfeder, vorgesehen werden, welche zumindest eine Aufnahmeschale 18 insbesondere von der Gegendruckseite aus gegen den zugehörigen Gleitstein 8 vorspannt. Der Gleitstein 8 selbst kann ebenfalls aus Kunststoff, insbesondere aus einem Polymer mit Polytetrafluorethylen (PTFE), ausgebildet sein, und dadurch einerseits verschleißfest und andererseits reibungsarm ausgebildet werden. Selbstverständlich ist auch die Auswahl eines anderen Materials mit einer entsprechenden Beschichtung denkbar.
  • Betrachtet man nochmals die 1 und 2, so kann man erkennen, dass zumindest ein Kolben 6 ein aus einem Rohr hergestelltes Kolbenhemd 25 aufweist, wobei der Kolben 6 insgesamt aus dem Kolbenhemd 25, einem Kolbenboden 26 und dem Kalottenlager 7 zusammengesetzt ist. Die einzelnen Komponenten 25, 26 und 7 können dabei thermisch miteinander gefügt, miteinander verstemmt, verklebt, verschweißt oder verlötet sein. Auch das Kolbenhemd 25 kann eine Beschichtung aufweisen, insbesondere eine Polymerbeschichtung, eine DLC-Beschichtung oder eine Polytetrafluorethylenbeschichtung (PTFE) oder aber nitriert sein und dadurch einerseits verschleißbeständig und andererseits reibungsarm ausgebildet werden. Darüber hinaus ist es denkbar, dass das Kolbenhemd 25 ballig ausgebildet ist, wodurch insbesondere ein Verklemmen des Kolbens 6 im Zylinder 5 zuverlässig vermieden werden kann. Um eine Rotation bzw. ein Verdrehen des Kolbens 6 um seine Kolbenachse 19 zuverlässig verhindern zu können, kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass der Kolben 6 eine unrunde Außenkontur und der Zylinder 5 eine komplementär dazu ausgebildete unrunde Innenkontur aufweist. Alternativ kann auch zumindest eine Verdrehsicherung 32 vorgesehen sein, die ein Verdrehen des Kolbens 6 um seine Kolbenachse 19 im Zylinder 5 verhindert. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, sofern der Kolben 6 keine unrunde Außenkontur besitzt. Die Verdrehsicherung 32 kann beispielsweise eine Nut 33 sowie einen darin eingreifenden Stift 34 umfassen, wobei der Stift 34 der Kalottenlager 7 und die Nut 33 an einem Gehäuse 35 angeordnet sind, oder umgekehrt.
  • Im Zylinder 5 kann darüber hinaus eine Zylinderlaufbuchse 27 vorgesehen werden, welche ebenfalls beispielsweise eine entsprechende Beschichtung aufweist, die zum einen den Verschleißwiderstand erhöht und zum anderen die Reibung herabsetzt. Am Zylinder 5 bzw. an der Zylinderlaufbuchse 27 kann darüber hinaus eine Einführphase 28 vorgesehen werden, die ein Einführen des Kolbens 6 in den Zylinder 5 erleichtert. Dies bietet den großen Vorteil, dass eine derartige Einführphase nicht am Kolbenboden 26 vorgesehen werden muss.
  • Betrachtet man nochmals die 1 und 2, so kann man erkennen, dass am Kolbenboden 26 eine in die Einlassöffnung 9 zumindest teilweise eingreifende Nase 29 angeordnet ist, so dass noch Abgas zum Anströmen und Betätigen des Kolbens 6 durch die Einlassöffnung 9 gelangen kann, unnützer Totraum hingegen, welcher Wirkungsgrad kostet, ausgefüllt wird. Darüber hinaus kann zumindest ein Kalottenlager 7 eine Entlüftungsbohrung 30 aufweisen, welche einen Kolbeninnenraum 31 mit der Umgebung verbindet bzw. zumindest einen Druckausgleich mit der der Umgebung außerhalb des Kolbens 6 ermöglicht.
  • Generell kann die beschriebene Axialkolbenmaschine 1 Bestandteil eines Wärmerückgewinnungssystems 2 eines im Übrigen nicht gezeichneten Kraftfahrzeugs sein, wodurch der Wirkungsgrad des Kraftfahrzeugs deutlich erhöht werden kann, da die Energie bisher ungenutzt in die Umgebung abgelassener Verbrennungsabgase nunmehr zumindest teilweise nutzbar ist.
  • Im Bereich des unteren Totpunkts des Kolbens 6 besitzt das Gehäuse 35 eine Auslassöffnung 36, durch welche das Arbeitsmedium/Abgas in einen Ringkanal 37 ausströmen kann. Dieser Ringkanal 37 kann die Axialkolbenmaschine 1 zumindest teilweise ringförmig umgeben.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010036917 A1 [0003]

Claims (19)

  1. Axialkolbenmaschine (1), – mit einer Welle (3), die drehfest mit einer Schrägscheibe (4) verbunden ist, – mit ringförmig um und koaxial zur Welle (3) angeordneten Zylindern (5), in welchen Kolben (6) translatorisch verstellbar angeordnet sind, wobei jeder Kolben (6) über ein Kalottenlager (7) und einen Gleitstein (8) mit der Schrägscheibe (4) gekoppelt ist, – wobei jedem Zylinder (5) eine Einlassöffnung (9) zugeordnet ist, – mit einer Steuerscheibe (10) mit einer exzentrisch angeordneten Durchgangsöffnung (11), die bei jeder Umdrehung der Steuerscheibe (10) jede Einlassöffnung (9) einmal überstreicht und dabei Arbeitsmedium in den zugehörigen Zylinder (5) leitet, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kalottenlager (7) mehrteilig ausgebildet ist.
  2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalottenlager (7) zweiteilig ausgeführt ist mit einem ersten und einem zweiten Teil (15, 16), wobei die beiden Teile (15, 16) jeweils eine Aufnahme (17) oder eine Aufnahmeschale (18) für einen Gleitstein (8) aufweisen.
  3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (16) des Kalottenlagers (7) als umgeformte Blechbrücke ausgebildet ist.
  4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Aufnahme (17) oder eine Aufnahmeschale (18) eine Beschichtung aufweist, insbesondere eine Polymerbeschichtung, eine DLC-Beschichtung oder eine Polytetrafluorethylenbeschichtung (PTFE) oder nitriert ist.
  5. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Aufnahmeschale (18) aus Kunststoff ausgebildet ist.
  6. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Aufnahmeschale (18) in eine zugehörige Aufnahme (17) des Kalottenlagers (7) eingespritzt ist.
  7. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalottenlager (7) fest mit dem zugehörigen Kolben (6) verbunden ist und eine zur Kolbenachse (19) parallele Bohrung (20) aufweist, in welche die jeweilige Aufnahmeschale (18) eingesetzt ist.
  8. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Aufnahmeschale (18) mittels einer Schraube (23) oder einer Feder (24), insbesondere einer Tellerfeder, insbesondere von der Gegendruckseite aus, gegen den zugehörigen Gleitstein (8) vorgespannt ist.
  9. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gleitstein (8) aus Kunststoff, insbesondere aus einem Polymer mit Polytetrafluorethylen (PTFE), ausgebildet ist.
  10. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kolben (6) als hohler und gebauter Kolben ausgebildet ist und ein aus einem Rohr hergestelltes Kolbenhemd (25) aufweist.
  11. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kolben (6) aus einem Kolbenhemd (25), einem Kolbenboden (26) und einem Kalottenlager (7) zusammengesetzt ist, wobei diese Komponenten (7, 25, 26) thermisch miteinander gefügt, miteinander verklebt, verschweißt oder verlötet sind.
  12. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenhemd (25) eine Beschichtung aufweist, insbesondere eine Polymerbeschichtung, eine DLC-Beschichtung oder eine Polytetrafluorethylenbeschichtung (PTFE) oder nitriert ist.
  13. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, – dass das Kolbenhemd (25) ballig ausgebildet ist, und/oder – dass der Kolben (6) elliptisch ausgebildet ist.
  14. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, – dass zumindest ein Zylinder (5) eine Zylinderlaufbuchse (27) aufweist, und/oder – dass zumindest ein Zylinder (5) oder eine Zylinderlaufbuchse (27) eine Einführfase (28) aufweist.
  15. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass am Kolbenboden (26) eine in die Einlassöffnung (9) zumindest teilweise eingreifende Nase (29) angeordnet ist.
  16. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch dass zumindest ein Kalottenlager (7) eine Entlüftungsbohrung (30) aufweist, welche einen Kolbeninnenraum (31) mit der Umgebung verbindet.
  17. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch dass zumindest eine Verdrehsicherung (32) vorgesehen ist, die ein Verdrehen des Kolbens (6) im Zylinder (5) verhindert.
  18. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch dass die Verdrehsicherung (32) eine Nut (33) und einen darin eingreifenden Stift (34) aufweist, wobei der Stift (34) an dem Kalottenlager (7) und die Nut (33) an einem Gehäuse (35) angeordnet ist, oder umgekehrt.
  19. Wärmerückgewinnungssystem (2) in einem Kraftfahrzeug mit einer Axialkolbenmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
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