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Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenmaschine, insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse, in welchem ein Rotor drehbar angeordnet ist, und mit mindestens einer Fluidübergabestelle zwischen dem Gehäuse und dem Rotor.
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Aus der internationalen Veröffentlichung
WO 2011/070019 A1 ist eine Radialkolbenmaschine mit einem Gehäuse bekannt, in welchem ein Zylinderstern um eine Drehachse drehbar gelagert ist, wobei der Zylinderstern eine Anzahl von Bohrungen besitzt, die sich ausgehend von einer äußeren Mantelfläche des Zylindersterns in dessen Inneres hinein erstrecken und über dessen Umfang verteilt angeordnet sind. In dem Zylinderstern sind Durchlasskanäle angeordnet, die, je nach Drehstellung des Zylindersterns in einem Hubring, jeweils einen Arbeitsraum mit einem mit einem Einlasskanal korrespondierenden Steuerquerschnitt oder mit einem mit einem Auslasskanal korrespondierenden Steuerquerschnitt verbinden oder von einer an einem Steuerspiegelkörper befindlichen Verschlussfläche verschließbar sind. Aus der europäischen Offenlegungsschrift
EP 0 401 408 A1 ist eine Radialkolbenmaschine mit einem Steuerspiegelzapfen bekannt, der mit Einlass- und Auslasskanälen versehen ist, die zu entsprechenden, durch Trennstege voneinander geschiedenen Einlass- und Auslassnuten für das die Maschine durchströmende Fluid führen. Aus den deutschen Offenlegungsschriften
DE 1 528 379 A1 und
DE 1 776 238 A1 sind Rotations-Radialkolbenmaschinen mit axialer Fluidbeaufschlagung bekannt, bei denen ein Rotor in einem Gehäuse umlaufend gelagert ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radialkolbenmaschine, insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse, in welchem ein Rotor drehbar angeordnet ist, und mit mindestens einer Fluidübergabestelle zwischen dem Gehäuse und dem Rotor, zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
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Die Aufgabe ist bei einer Radialkolbenmaschine, insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse, in welchem ein Rotor drehbar angeordnet ist, und mit mindestens einer Fluidübergabestelle zwischen dem Gehäuse und dem Rotor, dadurch gelöst, dass die Fluidübergabestelle einen in axialer Richtung verlaufenden Fluiddurchtrittskanal mit einer Trennebene zwischen dem Gehäuse und dem Rotor umfasst, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse angeordnet ist. Bei der Drehachse handelt es sich zum Beispiel um die Drehachse einer Antriebswelle, die den Rotor antreibt. Der in axialer Richtung verlaufende Fluiddurchtrittskanal hat sich im Hinblick auf die Konstruktion und Herstellung der Radialkolbenmaschine als vorteilhaft erwiesen. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird, zum Beispiel gegenüber der aus der internationalen Veröffentlichung
WO 2011/070019 A1 bekannten Radialkolbenmaschine, auf eine hydrodynamische Kegelkonturlagerung des Rotors verzichtet. Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die Teilfunktionen Rotorlagerung und Fluidübergabe zwischen dem Gehäuse und dem Rotor getrennt zwei eigenständigen Konstruktionselementen zugeordnet. Die Trennebene kann direkt zwischen dem Gehäuse und dem Rotor angeordnet sein. Bei Verwendung eines zusätzlichen Bauteils, zum Beispiel einer Axialscheibeneinrichtung, können auch zwei Trennebenen vorhanden sein, die im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse angeordnet sind.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Radialkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Fluidübergabestelle eine Axialscheibeneinrichtung angeordnet ist. Die Axialscheibeneinrichtung stellt zwar ein zusätzliches Bauteil dar, wobei dieser vermeintliche Nachteil jedoch in Kauf genommen wird, um die Fluidübergabe zu vereinfachen. Mit Hilfe der Axialscheibeneinrichtung kann besonders vorteilhaft eine Spaltkompensation an der Fluidübergabestelle dargestellt werden. Eine erste Trennebene ist zwischen dem Gehäuse und der Axialscheibeneinrichtung angeordnet. Eine zweite Trennebene ist zwischen der Axialscheibeneinrichtung und dem Rotor angeordnet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Radialkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Axialscheibeneinrichtung eine Axialscheibe umfasst, die in axialer Richtung zwischen dem Gehäuse und dem Rotor angeordnet ist. Dabei befindet sich die Axialscheibe, zum Beispiel mit einer geeigneten axialen Umlauffläche, dichtend an dem Rotor in Anlage. Zur Abdichtung zwischen der Axialscheibe und dem Gehäuse ist vorteilhaft eine Dichtung vorgesehen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Radialkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Axialscheibe einen Scheibenringraum begrenzt, der zur Darstellung des Fluiddurchtrittskanals dient. Der Scheibenringraum ermöglicht den Durchtritt von Fluid zwischen dem Gehäuse und dem Rotor, insbesondere zwischen einem Gehäuseringraum und einem Rotorringraum.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Radialkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Axialscheibe einem Rotorhals zugeordnet ist, der einen Rotorringraum begrenzt, der zur Darstellung des Fluiddurchtrittskanals dient. Ein freies Ende des Rotorhalses befindet sich vorteilhaft in dichter Anlage an der vorab beschriebenen Anlauffläche der Axialscheibe. Der Rotorringraum schafft auf einfache Art und Weise eine Fluidverbindung zwischen dem Scheibenringraum der Axialscheibe und einem Arbeitsraum im Inneren des Rotors.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Radialkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Rotorhals eine Lagereinrichtung zur Lagerung des Rotors in dem Gehäuse zugeordnet ist. Die Lagereinrichtung ist vorteilhaft radial außerhalb des Rotorringsraums an dem Rotorhals angeordnet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Radialkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung in einem Lagerringraum zwischen dem Rotorhals und einer Gehäuseschulter angeordnet ist. Der Lagerringraum ist vorteilhaft konzentrisch beziehungsweise koaxial zu dem Rotorringraum angeordnet. Die Lagereinrichtung kann als Gleitlager oder als Wälzlager ausgeführt sein. Die Lagereinrichtung ist besonders vorteilhaft als Radiallager ausgeführt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Radialkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Axialscheibe so mit einem Fluiddruckfeld beaufschlagt ist, dass die Axialscheibe an der Fluidübergabestelle dichtend in Anlage an dem Rotor gehalten wird. Die Axialscheibe ist durch das Fluiddruckfeld vorteilhaft mit dem Fluiddruck beaufschlagt, der an der Fluidübergabestelle herrscht. Durch das Fluiddruckfeld kann die Axialscheibe mit ihrer axialen Anlauffläche vorteilhaft in dichtender Anlage an dem Rotorhals gehalten werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Radialkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen Gehäuseringraum begrenzt, der zur Darstellung des Fluiddurchtrittskanals dient. Der Fluiddurchtrittskanal wird in radialer Richtung vorteilhaft von dem Gehäuseringraum, dem Scheibenringraum und dem Rotorringraum begrenzt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Radialkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Rotor zwei Fluidübergabestellen und zwei Lagereinrichtungen zugeordnet sind. Der Rotor ist vorteilhaft mit zwei Rotorhälsen ausgestattet, die von einem zentralen Kolbenaufnahmebereich des Rotors ausgehen und sich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer vorab beschriebenen Radialkolbenmaschine. Die erfindungsgemäße Radialkolbenmaschine ist vorteilhaft als hydraulische Radialkolbenmaschine ausgeführt. Demzufolge handelt es sich bei dem Fluid vorteilhaft um ein Hydraulikmedium, wie Hydrauliköl. Die Radialkolbenmaschine kann vorteilhaft sowohl als Pumpe als auch als Motor betrieben werden. Die Lagereinrichtungen, mit deren Hilfe der Rotor der erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine gelagert ist, sind vorteilhaft als Radiallager ausgeführt. Die Radiallagerung liefert den Vorteil, dass eine Antriebswelle der Radialkolbenmaschine dann keine Querkräfte aufnehmen muss.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
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In der einzigen beiliegenden Figur ist eine erfindungsgemäße Radialkolbenmaschine vereinfacht im Längsschnitt dargestellt.
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In der beiliegenden Figur ist eine Radialkolbenmaschine 1 vereinfacht im Längsschnitt dargestellt. Die Radialkolbenmaschine 1 umfasst ein Gehäuse 4, das mehrteilig ausgeführt ist. Das Gehäuse 4 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Gehäusekörper 2, 3. Im Inneren des Gehäuses 4 ist ein Laufring 5 angeordnet. Zwei Gehäuseschultern 6, 7 dienen im Inneren des Gehäuses 4 zur drehbaren Lagerung eines Rotors 8.
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In dem Rotor
8 sind mehrere Kolben
10 radial bewegbar angeordnet. Im dargestellten Längsschnitt ist nur einer der Kolben sichtbar. Die Kolben
10 sind in einem Kolbenaufnahmebereich
14 des Rotors
8 angeordnet. Die Kolben
10 begrenzen in dem Kolbenaufnahmeraum
14 des Rotors
8 jeweils einen Arbeitsraum
15. Der Aufbau, das Zusammenspiel und die Funktion der radial angeordneten Kolben
10 sind an sich bekannt und zum Beispiel in der internationalen Veröffentlichung
WO 2011/070019 A1 beschrieben.
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Radial innen ist der Rotor 8 in einem Drehmomentübertragungsbereich 18 drehfest mit einer Antriebswelle 20 verbunden, die um eine Drehachse 19 drehbar ist. In einem Pumpenbetrieb der Radialkolbenmaschine 1 wird der Rotor 8 über die Antriebswelle 20 angetrieben. In einem Motorbetrieb der Radialkolbenmaschine 1 wird die Antriebswelle 20 über den Rotor 8 angetrieben. Zu der festen Verbindung zwischen der Antriebswelle 20 und dem Rotor 8 dienen zum Beispiel komplementär ineinander greifende Verzahnungen.
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Von dem Kolbenaufnahmebereich 14 erstrecken sich jeweils zwei Rotorhälse 21, 22 in entgegengesetzte Richtungen. Dem Rotorhals 21 ist eine Lagereinrichtung 23 zugeordnet. Dem Rotorhals 22 ist eine Lagereinrichtung 24 zugeordnet. Die Lagereinrichtungen 23, 24 sind jeweils als Wälzlager ausgeführt, die in jeweils einem Ringraum zwischen dem jeweiligen Rotorhals 21, 22 und der zugehörigen Gehäuseschulter 6, 7 angeordnet sind.
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Der Rotorhals 21, 22 begrenzt radial innerhalb der Lagereinrichtungen 23, 24 jeweils einen Rotorringraum 25, 26. Der Rotorringraum 25 dient zur Darstellung einer Fluidübergabestelle 31, die in der beigefügten Figur links von dem Kolbenaufnahmebereich 14 angeordnet ist. Analog dient der Rotorringraum 26 zu einer Fluidübergabestelle 32, die in der beigefügten Figur rechts von dem Kolbenaufnahmebereich 14 des Rotors 8 angeordnet ist.
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Die Fluidübergabestellen 31, 32 ermöglichen den Durchtritt von Fluid, insbesondere Hydraulikmedium, wie Hydrauliköl, zwischen dem Gehäuse 4 und dem Rotor 8. Über die Rotorringräume 25, 26 wird auf einfache Art und Weise eine Fluidverbindung mit dem Arbeitsraum 15 in dem Kolbenaufnahmebereich 14 des Rotors 8 geschaffen.
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Den Fluidübergabestellen 31, 32 ist jeweils eine Axialscheibeneinrichtung 35, 36 zugeordnet. Die Axialscheibeneinrichtungen 35, 36 umfassen jeweils eine Axialscheibe 41, 42. Die Axialscheiben 41, 42 dienen zur axialen Abdichtung der Fluidübergabestellen 31, 32 zwischen dem Gehäuse 4 und dem Rotor 8.
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Die Axialscheibe 41; 42 begrenzt einen Scheibenringraum 43; 44. Der Scheibenringraum 43; 44 ist zwischen einem Gehäuseringraum 45; 46 und dem Rotorringraum 25; 26 angeordnet. Die Ringräume 25, 43, 45 und 26, 44, 46 dienen jeweils zur Darstellung eines Fluiddurchtrittskanals an den Fluidübergabestellen 31 und 32.
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Die Axialscheibe 41; 42 weist auf ihrer dem Rotor 8 zugewandten Seite eine axiale Anlauffläche für den Rotor 8, insbesondere für das freie Ende des jeweils zugeordneten Rotorhalses 21, 22, auf. Auf ihrer dem Rotor 8 abgewandten Seite ist die Axialscheibe 41; 42 in einem Fluiddruckfeld 51; 52 mit dem Fluiddruck beaufschlagt, der an der Fluidübergabestelle 31; 32 herrscht.
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Über die Fluiddruckfelder 51, 52 werden die Axialscheiben 41, 42 auf einfache Art und Weise so in Anlage an dem Rotor 8 gehalten, dass die Spalte an den Fluidübergabestellen 31, 32 minimiert werden. Dadurch kann die im Betrieb auftretende Leckage ebenfalls minimiert werden.
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Die Lagereinrichtungen 23, 24 dienen zur radialen Lagerung des Rotors 8 in dem Gehäuse 4. Die radiale Lagerung des Rotors 8 in dem Gehäuse 4 liefert unter anderem den Vorteil, dass die Antriebswelle 20 keine Querkräfte aufnehmen muss.
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Für die Antriebswelle 20 kann vorteilhaft ein Pilotlager 55 in dem Gehäuse 4 angeordnet sein. Das Pilotlager 55 für die Antriebswelle 20 ist vorteilhaft mit einem Wellendichtring 56 kombiniert. Dadurch wird ein unerwünschter Austritt von Fluid beziehungsweise ein unerwünschtes Eindringen von Luft an der Schnittstelle zwischen der Antriebswelle 20 und dem Gehäuse 4 vermieden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radialkolbenmaschine
- 2
- Gehäusekörper
- 3
- Gehäusekörper
- 4
- Gehäuse
- 5
- Laufring
- 6
- Gehäuseschulter
- 7
- Gehäuseschulter
- 8
- Rotor
- 10
- Kolben
- 14
- Kolbenaufnahmebereich
- 15
- Arbeitsraum
- 18
- Drehmomentübertragungsbereich
- 19
- Drehachse
- 20
- Antriebswelle
- 21
- Rotorhals
- 22
- Rotorhals
- 23
- Lagereinrichtung
- 24
- Lagereinrichtung
- 25
- Rotorringraum
- 26
- Rotorringraum
- 31
- Fluidübergabestelle
- 32
- Fluidübergabestelle
- 35
- Axialscheibeneinrichtung
- 36
- Axialscheibeneinrichtung
- 41
- Axialscheibe
- 42
- Axialscheibe
- 43
- Scheibenringraum
- 44
- Scheibenringraum
- 45
- Gehäuseringraum
- 46
- Gehäuseringraum
- 51
- Fluiddruckfeld
- 52
- Fluiddruckfeld
- 55
- Pilotlager
- 56
- Wellendichtring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2011/070019 A1 [0002, 0004, 0018]
- EP 0401408 A1 [0002]
- DE 1528379 A1 [0002]
- DE 1776238 A1 [0002]
