DE102014220763A1

DE102014220763A1 - Hydrostatic machine

Info

Publication number: DE102014220763A1
Application number: DE102014220763.0A
Authority: DE
Inventors: Matthias Greiner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2016-04-14
Also published as: WO2016058799A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Maschine mit einer Zylindertrommel, die eine Zylinderachse und Kolbenaufnahmen (169) umfasst, die zur Aufnahme von Kolben (170) dienen. Um den Wirkungsgrad einer hydrostatischen Maschine zu verbessern, sind die Kolbenaufnahmen (169) bewusst nicht genau parallel zur Zylinderachse angeordnet, um die Kolben (170) relativ zu der Zylinderachse schräg zu stellen.The invention relates to a hydrostatic machine with a cylinder drum, which comprises a cylinder axis and piston receptacles (169), which serve to receive pistons (170). In order to improve the efficiency of a hydrostatic machine, the piston receivers (169) are deliberately not arranged exactly parallel to the cylinder axis in order to obliquely set the pistons (170) relative to the cylinder axis.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Maschine mit einer Zylindertrommel, die eine Zylinderachse und Kolbenaufnahmen umfasst, die zur Aufnahme von Kolben dienen. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Hydraulikantrieb, insbesondere einen Hydraulikhybridantrieb, mit mindestens einer derartigen hydrostatischen Maschine. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen hydrostatischen Maschine, insbesondere in einem Hydraulikantrieb. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Zylindertrommel für eine derartige hydrostatische Maschine. The invention relates to a hydrostatic machine with a cylinder drum comprising a cylinder axis and piston receptacles, which serve to receive pistons. The invention further relates to a hydraulic drive, in particular a hydraulic hybrid drive, with at least one such hydrostatic machine. The invention also relates to a method for operating such a hydrostatic machine, in particular in a hydraulic drive. The invention further relates to a cylinder drum for such a hydrostatic machine.

Stand der TechnikState of the art

Die hydrostatische Maschine ist zum Beispiel als hydrostatische Axialkolbenmaschine ausgeführt, wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 215 392 A1 offenbart ist. Die bekannte Axialkolbenmaschine umfasst ein Triebwerk mit einer Triebwelle und einer damit drehfest verbundenen Zylindertrommel. The hydrostatic machine is designed, for example, as a hydrostatic axial piston machine, as described in German Offenlegungsschrift DE 10 2012 215 392 A1 is disclosed. The known axial piston machine comprises an engine with a drive shaft and a cylinder drum rotatably connected thereto.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad einer hydrostatischen Maschine mit einer Zylindertrommel, die eine Zylinderachse und Kolbenaufnahmen umfasst, die zur Aufnahme von Kolben dienen, zu verbessern. The object of the invention is to improve the efficiency of a hydrostatic machine with a cylinder drum, which comprises a cylinder axis and piston receptacles, which serve to receive pistons.

Die Aufgabe ist bei einer hydrostatischen Maschine mit einer Zylindertrommel, die eine Zylinderachse und Kolbenaufnahmen umfasst, die zur Aufnahme von Kolben dienen, dadurch gelöst, dass die Kolbenaufnahmen bewusst nicht genau parallel zur Zylinderachse angeordnet sind, um die Kolben relativ zu der Zylinderachse schräg zu stellen. Die Zylinderachse entspricht einer Drehachse, wenn sich die Zylindertrommel im Betrieb der hydrostatischen Maschine dreht. Die Zylindertrommel kann mit einer zentralen Antriebswelle gekoppelt sein, die sich, zumindest teilweise, durch die Zylindertrommel hindurch erstreckt. Die Antriebswelle ist um die Zylinderachse oder Drehachse drehbar. Bei herkömmlichen hydrostatischen Maschinen, insbesondere Axialkolbenmaschinen, sind die Kolben parallel zur Zylinderachse oder Drehachse hin und her bewegbar in der Zylindertrommel geführt. Durch das bewusste Schrägstellen der Kolben relativ zu der Zylinderachse kann ein sogenannter Schubladeneffekt im Betrieb der hydrostatischen Maschine deutlich verringert werden. Der Schubladeneffekt wird im Folgenden, insbesondere unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren, eingehend erläutert. Ganz allgemein wird der Schubladeneffekt bei hydrostatischen Maschinen, insbesondere Axialkolbenmaschinen, durch Abstützkräfte verursacht, die von unterschiedlichen Seiten quer zur Zylinderachse auf die Kolben wirken. Die Zylindertrommel kann einteilig und mehrteilig ausgeführt sein. Im Hinblick auf die vorliegende Erfindung kommt es bei der Ausführung der Zylindertrommel darauf an, dass die Kolben so in den Kolbenaufnahmen der Zylindertrommel geführt sind, dass sie relativ zu der Zylinderachse schräg gestellt werden. Dabei kommt es auf die Ausführung der Zylindertrommel im Einzelnen nicht an. The object is achieved in a hydrostatic machine with a cylinder drum, which comprises a cylinder axis and piston receptacles, which serve for receiving pistons, solved in that the piston receivers are not intentionally arranged exactly parallel to the cylinder axis in order to make the piston oblique relative to the cylinder axis , The cylinder axis corresponds to a rotation axis when the cylinder drum rotates during operation of the hydrostatic machine. The cylinder barrel may be coupled to a central drive shaft which extends, at least partially, through the cylinder barrel. The drive shaft is rotatable about the cylinder axis or axis of rotation. In conventional hydrostatic machines, in particular axial piston machines, the pistons are guided parallel to the cylinder axis or rotation axis movable back and forth in the cylinder drum. Due to the deliberate tilting of the pistons relative to the cylinder axis, a so-called drawer effect during operation of the hydrostatic machine can be significantly reduced. The drawer effect will be explained in detail below, in particular with reference to the accompanying figures. In general, the drawer effect in hydrostatic machines, in particular axial piston machines, is caused by supporting forces which act on the pistons from different sides transversely to the cylinder axis. The cylinder drum can be made in one piece and in several parts. In view of the present invention, it is important in the design of the cylinder drum that the pistons are guided in the piston receivers of the cylinder drum in such a way that they are inclined relative to the cylinder axis. It does not depend on the execution of the cylinder drum in detail.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der hydrostatischen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben in einem Stellwinkel Gamma zur Zylinderachse in der Zylindertrommel schräg gestellt sind. Der Stellwinkel wird von einer Parallelen zur Zylinderachse und einer Längsachse der Kolben eingeschlossen. A preferred embodiment of the hydrostatic machine is characterized in that the pistons are inclined in an adjustment angle gamma to the cylinder axis in the cylinder drum. The adjustment angle is enclosed by a parallel to the cylinder axis and a longitudinal axis of the piston.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der hydrostatischen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die hydrostatische Maschine eine Schrägscheibe umfasst, die um einen Schwenkwinkel Alpha aus einer Nulllage in eine Förderlage verschwenkbar ist, um ein Hubvolumen der hydrostatischen Maschine zu verstellen. Eine derartige hydrostatische Maschine wird auch als Schrägscheibenmaschine bezeichnet. Das Verstellen des Schwenkwinkels erfolgt zum Beispiel mit Hilfe von Stellkolben, die außerhalb der Zylindertrommel geführt sein können. Der Aufbau und die Funktion der Stellkolben werden im Folgenden, insbesondere unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren, eingehend erläutert. A further preferred embodiment of the hydrostatic machine is characterized in that the hydrostatic machine comprises a swash plate, which is pivotable about a pivot angle alpha from a zero position into a delivery position to adjust a stroke volume of the hydrostatic machine. Such a hydrostatic machine is also referred to as a swashplate machine. The adjustment of the swivel angle takes place, for example, with the aid of adjusting pistons, which can be guided outside the cylinder drum. The construction and the function of the adjusting piston will be explained in detail below, in particular with reference to the accompanying figures.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der hydrostatischen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stellwinkel Gamma größer als ein Grad ist. Dieser untere Grenzwert für den Stellwinkel Gamma hat sich bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen als besonders vorteilhaft erwiesen. Another preferred embodiment of the hydrostatic machine is characterized in that the adjustment angle gamma is greater than one degree. This lower limit value for the setting angle gamma has proved to be particularly advantageous in the investigations carried out in the context of the present invention.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der hydrostatischen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stellwinkel Gamma kleiner als der Schwenkwinkel Alpha ist. Bei größeren Stellwinkeln haben sich bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen Probleme im Betrieb der hydrostatischen Maschine ergeben, die sich negativ auf den Wirkungsgrad der hydrostatischen Maschine ausgewirkt haben. Another preferred embodiment of the hydrostatic machine is characterized in that the adjustment angle gamma is smaller than the pivot angle alpha. At larger angles, the investigations carried out in the context of the present invention have revealed problems in the operation of the hydrostatic machine, which have had a negative effect on the efficiency of the hydrostatic machine.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der hydrostatischen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stellwinkel Gamma kleiner als eine Hälfte des Schwenkwinkels Alpha ist. Dieser obere Grenzwert für den Stellwinkel Gamma hat sich bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen als besonders vorteilhaft erwiesen. Another preferred embodiment of the hydrostatic machine is characterized in that the adjustment angle gamma is less than one half of the pivoting angle alpha. This upper limit value for the setting angle gamma has proved to be particularly advantageous in the investigations carried out in the context of the present invention.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der hydrostatischen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die hydrostatische Maschine als Axialkolbenmaschine ausgeführt ist. Die Axialkolbenmaschine kann so oder so ähnlich ausgeführt sein wie die in der eingangs genannten deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 215 392 A1 offenbarte Axialkolbenmaschine. Ein wesentlicher Unterschied gegenüber der bekannten Axialkolbenmaschine ist, dass die Kolben der erfindungsgemäßen hydrostatischen Maschine relativ zu der Zylinderachse schräg gestellt sind beziehungsweise werden. Another preferred embodiment of the hydrostatic machine is characterized in that the hydrostatic machine is designed as an axial piston machine. The axial piston machine may be designed something like that in the aforementioned German Offenlegungsschrift DE 10 2012 215 392 A1 disclosed axial piston machine. An essential difference compared with the known axial piston machine is that the pistons of the hydrostatic machine according to the invention are or are inclined relative to the cylinder axis.

Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Hydraulikantrieb, insbesondere einen Hydraulikhybridantrieb, mit mindestens einer vorab beschriebenen hydrostatischen Maschine. Der Hydraulikantrieb, insbesondere Hydraulikhybridantrieb, umfasst je nach Ausführung zwei hydrostatische Maschinen, die auch als Hydrostaten bezeichnet werden. An einen Ausgang des beziehungsweise der Hydrostaten ist vorteilhaft ein hydraulischer Druckspeicher angeschlossen. The invention further relates to a hydraulic drive, in particular a hydraulic hybrid drive, with at least one hydrostatic machine described above. Depending on the design, the hydraulic drive, in particular the hydraulic hybrid drive, comprises two hydrostatic machines, which are also referred to as hydrostatic drives. To an output of the hydrostat or a hydraulic pressure accumulator is advantageously connected.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer vorab beschriebenen hydrostatischen Maschine, insbesondere in einem vorab beschriebenen Hydraulikantrieb. The invention further relates to a method for operating a hydrostatic machine described above, in particular in a hydraulic drive described above.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben relativ zu der Zylinderachse schräg gestellt werden. A preferred embodiment of the method is characterized in that the pistons are inclined relative to the cylinder axis.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Zylindertrommel für eine vorab beschriebene hydrostatische Maschine. Die Zylindertrommel ist separat handelbar. The invention further relates to a cylinder drum for a previously described hydrostatic machine. The cylinder drum can be traded separately.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments are described in detail.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Es zeigen: Show it:

1 eine vereinfachte Darstellung eines Hydraulikhybridantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit zwei hydrostatischen Maschinen; 1 a simplified illustration of a hydraulic hybrid powertrain of a motor vehicle with two hydrostatic machines;

2 eine als Axialkolbenmaschine ausgeführte hydrostatische Maschine im Längsschnitt durch eine Zylindertrommel; 2 a designed as an axial piston hydrostatic machine in longitudinal section through a cylinder drum;

3 eine vereinfachte Darstellung der Zylindertrommel aus 2 in perspektivischer, teilweise aufgebrochener Darstellung; 3 a simplified representation of the cylinder drum 2 in perspective, partially broken view;

4 die Ansicht eines Schnitts entlang einer Linie IV-IV in 3 zur Veranschaulichung des sogenannten Schubladeneffekts und 4 the view of a section along a line IV-IV in 3 to illustrate the so-called drawer effect and

5 die gleiche Darstellung wie in 4 zum Veranschaulichen der erfindungsgemäßen Schrägstellung der Kolben relativ zu einer Zylinderachse der Zylindertrommel. 5 the same representation as in 4 to illustrate the oblique position of the piston according to the invention relative to a cylinder axis of the cylinder drum.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In der beiliegenden 1 ist ein Hydraulikhybridantriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs mit einem angetriebenen Rad 2 vereinfacht dargestellt. Das angetriebene Rad 2 ist zum Beispiel über ein Differenzial 3 antriebsmäßig an den Hydraulikhybridantriebsstrang 1 angebunden. Der Hydraulikhybridantriebsstrang 1 umfasst einen primären Antrieb 4, der zum Beispiel eine Brennkraftmaschine 6 aufweist, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird. Das Rad 2 kann alleine durch den primären Antrieb 4 angetrieben werden. In the enclosed 1 is a hydraulic hybrid powertrain 1 a motor vehicle with a driven wheel 2 shown in simplified form. The driven wheel 2 is about a differential, for example 3 drivingly to the hydraulic hybrid powertrain 1 tethered. The hydraulic hybrid powertrain 1 includes a primary drive 4 , for example, an internal combustion engine 6 has, which is also referred to as an internal combustion engine. The wheel 2 can alone by the primary drive 4 are driven.

Der Hydraulikhybridantriebsstrang 1 umfasst des Weiteren einen sekundären Antrieb 10. Der sekundäre Antrieb 10 umfasst eine erste Hydraulikmaschine 11 und eine zweite Hydraulikmaschine 12. Die beiden Hydraulikmaschinen 11 und 12 werden auch als hydrostatische Maschinen bezeichnet und sind eingangsseitig hydraulisch mit einer Niederdruckseite 13 verbunden. Die Niederdruckseite 13 umfasst einen Niederdruckspeicher 14 mit Hydraulikmedium, das mit Niederdruck beaufschlagt ist. The hydraulic hybrid powertrain 1 further includes a secondary drive 10 , The secondary drive 10 includes a first hydraulic machine 11 and a second hydraulic machine 12 , The two hydraulic machines 11 and 12 are also referred to as hydrostatic machines and are hydraulically input side with a low pressure side 13 connected. The low pressure side 13 includes a low pressure accumulator 14 with hydraulic medium, which is subjected to low pressure.

Ausgangsseitig sind die Hydraulikmaschinen 11 und 12 hydraulisch mit einer Hochdruckseite 16 verbunden. Die Hochdruckseite 16 umfasst einen Hochdruckspeicher 17 mit Hydraulikmedium, das mit Hochdruck beaufschlagt ist. Durch insgesamt sechs Rechtecke 18 sind Ventileinrichtungen bezeichnet, die den Betrieb des sekundären Antriebs 10 mit den beiden Hydraulikmaschinen 11 und 12 ermöglichen. On the output side are the hydraulic machines 11 and 12 hydraulically with a high pressure side 16 connected. The high pressure side 16 includes a high pressure accumulator 17 with hydraulic medium, which is subjected to high pressure. Through a total of six rectangles 18 are called valve devices that control the operation of the secondary drive 10 with the two hydraulic machines 11 and 12 enable.

Ein Getriebe 20 ist zwischen den primären Antrieb 4 und den sekundären Antrieb 10 geschaltet. Das Getriebe 20 ist als Planetengetriebe mit einem Hohlrad 30, einem Sonnenrad 32 und Planetenrädern 34 ausgeführt. Die Planetenräder 34 sind an einem Planetenträger 35 drehbar angebracht. A gearbox 20 is between the primary drive 4 and the secondary drive 10 connected. The gear 20 is as a planetary gear with a ring gear 30 a sun wheel 32 and planet wheels 34 executed. The planet wheels 34 are at a planet carrier 35 rotatably mounted.

Eine erste Welle 21 ist über eine Zahnradstufe drehfest mit dem Planetenträger 35 verbunden. Die erste Welle 21 ist an ihrem in der 1 rechten Ende über eine weitere Zahnradstufe drehfest mit dem Differenzial 3 verbunden. A first wave 21 is rotatably connected via a gear stage with the planet carrier 35 connected. The first wave 21 is at her in the 1 right end over another gear stage rotation with the differential 3 connected.

Eine zweite Welle 22 ist drehfest mit dem Hohlrad 30 des Planetengetriebes 20 verbunden. Die zweite Welle 22 ist antriebsmäßig mit dem primären Antrieb 4 verbindbar. Eine dritte Welle 23 ist drehfest mit dem Sonnenrad 32 des Planetengetriebes 20 verbunden. A second wave 22 is non-rotatable with the ring gear 30 of the planetary gear 20 connected. The second wave 22 is driving with the primary drive 4 connectable. A third wave 23 is rotatable with the sun wheel 32 of the planetary gear 20 connected.

Eine Kupplungs- und/oder Synchronisiereinrichtung 27 ist auf der Abtriebsseite antriebsmäßig zwischen die zweite Hydraulikmaschine 12 des sekundären Antriebs 10 und das Differenzial 3 mit dem angetriebenen Rad 2 geschaltet. Dabei können zur Darstellung von Zusatzfunktionen, wie zum Beispiel einem Rückwärtsgang, weitere Getriebestufen zwischen die Kupplungs- und/oder Synchronisiereinrichtung 27 und das Differenzial 3 geschaltet sein. A coupling and / or synchronizer 27 is drivingly between the second hydraulic machine on the output side 12 of the secondary drive 10 and the differential 3 with the driven wheel 2 connected. In this case, to represent additional functions, such as a reverse gear, further gear stages between the clutch and / or synchronizer 27 and the differential 3 be switched.

Bei dem Hydraulikhybridantriebsstrang 1 handelt es sich um einen mechanisch-hydraulisch leistungsverzweigten Antriebsstrang. Je nach Betriebspunkt kann die Leistung des Hydraulikhybridantriebsstrangs 1 über den auch als mechanischen Antrieb bezeichneten primären Antrieb 4 oder über den auch als hydraulischen Antrieb bezeichneten sekundären Antrieb 10 geführt werden. Darüber hinaus kann die Leistung auch gleichzeitig über die beiden Antriebe 4, 10 beziehungsweise Systemzweige geführt werden. Es können Betriebszustände eintreten, in denen einzelne Systemteile inaktiv sind oder deaktiviert werden müssen.In the hydraulic hybrid powertrain 1 it is a mechanical-hydraulic power-split drive train. Depending on the operating point, the power of the hydraulic hybrid drivetrain 1 via the also called mechanical drive primary drive 4 or via the secondary drive, also referred to as a hydraulic drive 10 be guided. In addition, the power can also simultaneously through the two drives 4 . 10 or system branches are performed. Operating states can occur in which individual system parts are inactive or have to be deactivated.

Die in 1 nur symbolisch dargestellten Hydraulikmaschinen 11 und 12 werden auch als Hydrostaten bezeichnet und sind vorzugsweise als Axialkolbenmaschinen ausgeführt. Der Aufbau und die Funktion von Axialkolbenmaschinen werden im Folgenden erläutert. In the 1 only symbolically represented hydraulic machines 11 and 12 are also referred to as Hydrostaten and are preferably designed as axial piston machines. The structure and function of axial piston machines will be explained below.

Die in 2 dargestellte hydrostatische Axialkolbenmaschine ist eine Axialkolbenpumpe und weist ein Triebwerk 101 auf, das in einem Gehäuse 102 angeordnet ist. Zum Einsetzen des Triebwerks 101 in das Gehäuse 102 ist das Gehäuse 102 an einem Ende offen. Das offene Ende wird nach der Montage des Triebwerks 101 in dem Gehäuse 102 durch einen Deckel 103 verschlossen. An dem Deckel 103 sind nicht dargestellte Leitungsanschlüsse angeordnet. In the 2 shown hydrostatic axial piston machine is an axial piston pump and has an engine 101 on, in a case 102 is arranged. To insert the engine 101 in the case 102 is the case 102 open at one end. The open end will be after the assembly of the engine 101 in the case 102 through a lid 103 locked. On the lid 103 are not shown line connections arranged.

Das Triebwerk 101 weist eine Triebwelle 104 und eine damit drehfest verbundene Zylindertrommel 105 auf. Die Zylindertrommel 105 ist mit der Triebwelle 104 gemeinsam drehbar in dem Gehäuse 102 angeordnet. The engine 101 has a drive shaft 104 and a cylinder drum rotatably connected thereto 105 on. The cylinder drum 105 is with the drive shaft 104 rotatable together in the housing 102 arranged.

Dazu ist die Triebwelle 104 an einem Ende des Gehäuses 102 in einem ersten Lager 106 drehbar gelagert. An dem entgegengesetzten Ende der Triebwelle 104 ist ein zweites Lager 107 vorgesehen, welches in dem Deckel 103 angeordnet ist. Die Triebwelle 104 durchdringt mit einem Ende 108 das erste Lager 106 sowie die Stirnseite des Gehäuses 102. This is the drive shaft 104 at one end of the housing 102 in a first camp 106 rotatably mounted. At the opposite end of the drive shaft 104 is a second camp 107 provided, which in the lid 103 is arranged. The shoot shaft 104 pervades with one end 108 the first camp 106 as well as the front of the housing 102 ,

In der Zylindertrommel 105 sind auf einem Umfangskreis gleichmäßig verteilt mehrere Zylinderbohrungen 109 ausgebildet. In jeder Zylinderbohrung 109 ist ein Arbeitskolben 110 axial verschiebbar angeordnet, der verkürzt auch als Kolben bezeichnet wird. Die Zylinderbohrungen 109 werden allgemeiner auch als Kolbenaufnahmen bezeichnet. In the cylinder drum 105 are distributed evenly on a circumferential circle several cylinder bores 109 educated. In every cylinder bore 109 is a working piston 110 arranged axially displaceable, which is shortened referred to as a piston. The cylinder bores 109 are more commonly referred to as piston receptacles.

Der Arbeitskolben 110 ist an seinem aus der Zylinderbohrung 109 herausragenden Ende mit einem Gleitschuh 111 über eine Kugelgelenkverbindung 112 beweglich verbunden. Die Gleitschuhe 111 der Arbeitskolben 110 stützen sich mit einer Gleitfläche an einer ebenen, geläppten Lauffläche 113 einer Schrägscheibe 114 ab. The working piston 110 is at his out of the cylinder bore 109 outstanding end with a sliding shoe 111 via a ball joint connection 112 movably connected. The sliding shoes 111 the working piston 110 are supported by a sliding surface on a flat, lapped tread 113 a swash plate 114 from.

Die Schrägscheibe 114 ist als Schwenkwiege ausgebildet, die in einem sphärischen Lager drehbar beziehungsweise schwenkbar angeordnet ist. Bei einer Drehung der Triebwelle 104 dreht sich aufgrund der drehfesten Verbindung auch die Zylindertrommel 105. Die Gleitschuhe 111 stützen sich dabei auf der Lauffläche 113 der Schrägscheibe 114 ab und zwingen die Arbeitskolben 110 in eine Hubbewegung. The swash plate 114 is formed as a pivoting cradle which is rotatably or pivotally mounted in a spherical bearing. With a rotation of the drive shaft 104 rotates due to the rotationally fixed connection and the cylinder drum 105 , The sliding shoes 111 rely on the tread 113 the swash plate 114 off and force the working pistons 110 in a lifting movement.

Um während eines Saughubs zu verhindern, dass die Gleitschuhe 111 von der Lauffläche 113 der Schrägscheibe 114 abheben, ist eine Rückzugplatte 115 vorgesehen. Die Rückzugplatte 115 folgt dem Neigungswinkel der Schrägscheibe 114 und ist in einem sphärischen Lager 116 gelagert. To prevent the sliding shoes during a suction stroke 111 from the tread 113 the swash plate 114 Take off is a retreat plate 115 intended. The retraction plate 115 follows the angle of inclination of the swashplate 114 and is in a spherical camp 116 stored.

Zur zeitweiligen Verbindung der Zylinderbohrung 109 mit den Leitungen eines hydrostatischen Kreises ist eine Steuerplatte 117 vorhanden. In der Steuerplatte 117 sind Steueröffnungen 118, 119 ausgebildet, mit den die Zylinderbohrungen 119 während eines Umlaufs der Zylindertrommel 105 wechselweise kommunizieren. For temporary connection of the cylinder bore 109 with the lines of a hydrostatic circuit is a control plate 117 available. In the control panel 117 are control openings 118 . 119 trained, with the cylinder bores 119 during one revolution of the cylinder drum 105 communicate alternately.

Um die Zylindertrommel 105 an der Mündungsseite der Zylinderbohrungen 109 an der Steuerplatte 117 in dichtender Anlage zu halten, ist im Inneren der Zylindertrommel 105 eine Druckfeder 120 vorgesehen. Die Druckfeder 120 stützt sich einerseits an der Zylindertrommel 105 ab, in der ein Sicherungsring als erste Federlager dient. Ein zweites Federlager ist an der gegenüberliegenden Seite der Druckfeder 120 an der Triebwelle 104 ausgebildet. To the cylinder drum 105 at the mouth side of the cylinder bores 109 on the control panel 117 to hold in sealing contact, is inside the cylinder drum 105 a compression spring 120 intended. The compression spring 120 supported on the one hand on the cylinder drum 105 from, in which a circlip serves as a first spring bearing. A second spring bearing is on the opposite side of the compression spring 120 on the drive shaft 104 educated.

Zum Einstellen des Hubvolumens der Axialkolbenpumpe ist eine Verstellvorrichtung 121 vorgesehen. Die Verstellvorrichtung 121 weist einen gehäusefest angeordneten Stellzylinder 122 auf, in dem ein Stellkolben 123 parallel zur Drehachse der Triebwelle 104 axial verschiebbar angeordnet ist. To adjust the stroke volume of the axial piston pump is an adjustment 121 intended. The adjusting device 121 has a housing fixedly arranged actuating cylinder 122 on, in which an actuating piston 123 parallel to the axis of rotation of the drive shaft 104 is arranged axially displaceable.

Das der Schrägscheibe 114 zugewandte Ende 140 des Stellkolbens 123 ist kugelartig gewölbt ausgebildet und an der Lauffläche 113 der Schrägscheibe 114 in Anlage. Der Stellzylinder 122 ist von einem Hydraulikdruck beaufschlagt, so dass der Stellkolben 123 eine Stellkraft auf die Schrägscheibe 114 ausübt, um deren Neigung gegenüber der Drehachse 126 der Triebwelle 104 einzustellen. That of the swash plate 114 facing the end 140 of the adjusting piston 123 is formed spherical and curved on the tread 113 of the swash plate 114 in Appendix. The actuating cylinder 122 is acted upon by a hydraulic pressure, so that the actuating piston 123 a force on the swash plate 114 exerts their inclination to the axis of rotation 126 the drive shaft 104 adjust.

Die Verstelleinrichtung 121 weist weiterhin einen gehäusefest angeordneten Gegenzylinder 124 auf, in dem ein Gegenkolben 125 parallel zur Drehachse 126 der Triebwelle 104 axial verschiebbar angeordnet ist. Das der Schrägscheibe 114 zugewandte Ende 141 des Gegenkolbens 125 ist ebenfalls kugelartig gewölbt ausgebildet und an der Lauffläche 113 der Schrägscheibe 114 in Anlage. The adjusting device 121 furthermore has a counter-cylinder arranged fixed to the housing 124 on, in which a counter-piston 125 parallel to the axis of rotation 126 the drive shaft 104 is arranged axially displaceable. That of the swash plate 114 facing the end 141 of the counter-piston 125 is also spherically curved and formed on the tread 113 the swash plate 114 in Appendix.

Stellzylinder 122 und Gegenzylinder 124 sind in Bezug auf die Drehachse 126 diametral einander gegenüberliegend angeordnet. actuating cylinder 122 and counter-cylinder 124 are in relation to the axis of rotation 126 arranged diametrically opposite each other.

Der gegenüber dem Stellkolben 123 einen geringeren Querschnitt aufweisende Gegenkolben 125 ist ebenfalls von einem Hydraulikdruck beaufschlagt, so dass der Gegenkolben 125 gegen die Schrägscheibe 114 beaufschlagt ist. Darüber hinaus ist der Gegenkolben 125 auch noch von einer vorgespannten Druckfeder 127 gegen die Schrägscheibe 114 beaufschlagt, die den Gegenzylinder 124 und den Gegenkolben 125 mit Abstand umschließt. The opposite to the actuator piston 123 a lower cross-section having opposed pistons 125 is also acted upon by a hydraulic pressure, so that the opposing piston 125 against the swash plate 114 is charged. In addition, the opposite piston 125 even from a prestressed compression spring 127 against the swash plate 114 subjected to the counter-cylinder 124 and the opposing piston 125 surrounds at a distance.

In 3 sind eine Schrägscheibe 164 und eine Zylindertrommel 165 einer hydrostatischen Maschine, wie sie zum Beispiel in 2 detailliert dargestellt ist, stark vereinfacht dargestellt. Die Zylindertrommel 165 ist um eine Drehachse 166 drehbar. In 3 are a swash plate 164 and a cylinder drum 165 a hydrostatic machine, such as those in 2 is shown in detail, shown greatly simplified. The cylinder drum 165 is about a rotation axis 166 rotatable.

In einem Ausbruch der perspektivischen Darstellung der 3 ist eine Kolbenaufnahme 169 dargestellt, in der ein Kolben 170 parallel zur Drehachse 166 hin und her bewegbar geführt ist. Die Kolbenaufnahme 169 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels mit einer Zylinderachse, die parallel zur Drehachse 166 der Zylindertrommel 165 angeordnet ist. In an outbreak of perspective representation of 3 is a piston receptacle 169 shown in which a piston 170 parallel to the axis of rotation 166 is guided back and forth movable. The piston receiver 169 has substantially the shape of a straight circular cylinder jacket with a cylinder axis parallel to the axis of rotation 166 the cylinder drum 165 is arranged.

Durch Pfeile 171 ist in 3 eine Druckkraft angedeutet, die im Betrieb der hydrostatischen Maschine in 3 von oben auf den Kolben 170 wirkt. Durch einen Pfeil 172 ist eine resultierende Kraft angedeutet, die auf den Kolben 170 wirkt und daher auch als Kolbenkraft 172 bezeichnet wird. By arrows 171 is in 3 a pressure force indicated in the operation of the hydrostatic machine in 3 from above on the piston 170 acts. By an arrow 172 is a resulting force indicated on the piston 170 acts and therefore also as a piston force 172 referred to as.

Die Kolbenkraft 172 hat einen Normalkraftanteil 173 und einen Tangentialkraftanteil 174. Der Normalkraftanteil 173 wird verkürzt auch als Normalkraft 173 bezeichnet. Analog wird der Tangentialkraftanteil 174 der Kolbenkraft 172 auch als Tangentialkraft bezeichnet. The piston force 172 has a normal force component 173 and a tangential force component 174 , The normal force component 173 is also shortened as normal force 173 designated. Analog becomes the Tangentialkraftanteil 174 the piston force 172 also called tangential force.

Die Tangentialkraft 174 erzeugt im Betrieb der hydrostatischen Maschine durch ein Kippen des Kolbens 170 in seinem Kolbenspiel in der Kolbenaufnahme 169 Abstützkräfte, die in den 4 und 5 durch Pfeile 185, 186 und 195, 196 angedeutet sind. Die Abstützkräfte 185, 186 und 195, 196 behindern, ähnlich wie beim Herausziehen einer Schublade, eine Bewegung des Kolbens 170 in den 3 bis 5 nach unten. Daher werden die Auswirkungen der Abstützkräfte 185, 186, und 195, 196 auf den Kolben 170 in der Kolbenaufnahme 169 auch als Schubladeneffekt bezeichnet. The tangential force 174 generated during operation of the hydrostatic machine by tilting the piston 170 in his piston play in the piston receiver 169 Abstützkräfte in the 4 and 5 through arrows 185 . 186 and 195 . 196 are indicated. The support forces 185 . 186 and 195 . 196 hinder, similar to pulling a drawer, a movement of the piston 170 in the 3 to 5 downward. Therefore, the effects of the support forces 185 . 186 , and 195 . 196 on the piston 170 in the piston receptacle 169 also referred to as a drawer effect.

In den 4 und 5 ist durch eine strichpunktierte Linie 180 eine Parallele zu der Zylinderachse 166 in 3 dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden in den 4 und 5 dieselben Bezugszeichen verwendet wie in 3. In the 4 and 5 is by a dash-dotted line 180 a parallel to the cylinder axis 166 in 3 shown. To designate the same or similar parts are in the 4 and 5 the same reference numerals as in 3 ,

Im Unterschied zur 3 sieht man in den 4 und 5, dass an das untere Ende des Kolbens 170 ein Gleitschuh 182 angelenkt ist. Der Gleitschuh 182 befindet sich mit seiner dem Kolben 170 abgewandten Gleitfläche in Anlage an der Schrägscheibe 164. Ein Schwenkwinkel oder Schrägwinkel der Schrägscheibe 164 ist in den 4 und 5 mit Alpha beziehungsweise α bezeichnet. In contrast to 3 you look in the 4 and 5 that on the lower end of the piston 170 a sliding shoe 182 is articulated. The sliding shoe 182 is with his the piston 170 facing away sliding surface in contact with the swash plate 164 , A swivel angle or bevel angle of the swash plate 164 is in the 4 and 5 denoted by alpha or α.

Durch einen Pfeil 184 ist in 4 angedeutet, wie die Tangentialkraft 174 auf den Kolben wirkt. In 5 ist die Tangentialkraft 174 in ihrer Wirkung auf den Kolben 170 durch einen Pfeil 194 angedeutet. By an arrow 184 is in 4 implied as the tangential force 174 acts on the piston. In 5 is the tangential force 174 in their effect on the piston 170 through an arrow 194 indicated.

In 4 ist der Kolben 170 in der Kolbenaufnahme 169 parallel zur Zylinderachse (166 in 3) entlang der strichpunktierten Linie 180 hin und her bewegbar. In 4 is the piston 170 in the piston receptacle 169 parallel to the cylinder axis ( 166 in 3 ) along the dot-dash line 180 movable back and forth.

Im Unterschied zu 4 ist in 5 eine durch eine Linie 190 angedeutete Bewegungsachse für die Hin- und Herbewegung des Kolben 170 in der Kolbenaufnahme 169 um einen Winkel Gamma beziehungsweise γ relativ zu der Linie 180 schräg gestellt. Der Winkel Gamma beziehungsweise γ ist durch zwei Pfeile 191, 192 symbolisch angedeutet. Die beiden Linien 180 und 190 schneiden sich in einem Mittelpunkt 200, der einen zentralen Punkt eines am unteren Ende des Kolbens 170 ausgebildeten Kugelgelenkkopfs für den Gleitschuh 182 darstellt. In contrast to 4 is in 5 one through a line 190 indicated movement axis for the reciprocation of the piston 170 in the piston receptacle 169 by an angle gamma or γ relative to the line 180 tilted. The angle gamma or γ is indicated by two arrows 191 . 192 symbolically indicated. The two lines 180 and 190 intersect at a center 200 which has a central point at the bottom of the piston 170 trained ball joint head for the shoe 182 represents.

Im Unterschied zu 4 ist der Kolben 170 in 5 um den Winkel Gamma beziehungsweise γ schräg gestellt. Durch die Schrägstellung des Kolbens 170 verringert sich der Schubladeneffekt und damit die Reibung des Kolbens 170 in der Kolbenaufnahme 169, die auch als Kolbenbohrung bezeichnet wird. In contrast to 4 is the piston 170 in 5 tilted by the angle gamma or γ. Due to the inclination of the piston 170 reduces the drawer effect and thus the friction of the piston 170 in the piston receptacle 169 , which is also referred to as piston bore.

Die Schrägstellung des Kolbens 170 erfolgt bei gleichem Schwenkwinkel Alpha beziehungsweise α, so dass die Maßnahme des Schrägstellens des Kolbens 170 keine Fördervolumenänderung hervorruft. Durch das Schrägstellen des Kolbens 170 beziehungsweise sämtlicher Kolben 170 der hydrostatischen Maschine erhöht sich das abgegebene Moment der hydrostatischen Maschine. Die Maßnahme des schräggestellten Kolbens 170 ist mit weiteren bekannten Maßnahmen, wie einem geringen Kolbenspiel, einer balligen Ausführung der Kolben und/oder einer Trompetenform oder Trompetengestalt der Zylindertrommel, kombinierbar. The inclination of the piston 170 takes place at the same pivot angle alpha or α, so that the measure of the inclination of the piston 170 does not cause a change in delivery volume. By tilting the piston 170 or all pistons 170 the hydrostatic machine increases the output torque of the hydrostatic machine. The measure of the inclined piston 170 is combined with other known measures, such as a small piston play, a spherical design of the piston and / or a trumpet or trumpet shape of the cylinder drum.

Der Winkel Gamma beträgt vorzugsweise zwischen einem Grad und der Hälfte des Schwenkwinkels Alpha. Durch den Winkel Gamma beziehungsweise durch die Maßnahme des Schrägstellens des Kolbens 170 um den Winkel Gamma, wird die Reibung des Kolbens 170 in der Kolbenaufnahme 169 insbesondere dadurch verringert, dass der Kolben 170 bei gleichem Schwenkwinkel Alpha weniger stark in der Kolbenaufnahme 169 beziehungsweise in der Zylindertrommel (165 in 3) kippt, was zu einem verbesserten mechanisch-hydraulischen Wirkungsgrad der hydrostatischen Maschine führt. The angle gamma is preferably between one degree and one half of the swivel angle alpha. By the angle gamma or by the measure of the inclination of the piston 170 around the angle gamma, is the friction of the piston 170 in the piston receptacle 169 especially reduced by the fact that the piston 170 At the same swing angle Alpha less strong in the piston seat 169 or in the cylinder drum ( 165 in 3 ), resulting in improved mechanical-hydraulic efficiency of the hydrostatic machine.

Da dies nur für ein positives Alpha gilt und bei einem negativen Alpha zu einem stärkeren Verkippen des Kolbens 170 führt, ist die erfindungsgemäße Maßnahme der Schrägstellung des Kolbens 170 um den Winkel Gamma besonders für hydrostatische Maschinen geeignet, die in einem Vorzugs-Betriebsquadranten betrieben werden. Since this applies only to a positive alpha and negative alpha to a greater tilting of the piston 170 leads, the measure of the invention is the inclination of the piston 170 The gamma angle is particularly suitable for hydrostatic machines operating in a preferred operating quadrant.

Das ist zum Beispiel für eine hydrostatische Maschine in einem Hydraulikhybridantriebsstrang, insbesondere einer als Sekundärhydrostat beziehungsweise Hydraulikmotor ausgeführten hydrostatischen Maschine, der sogenannte Motorbetrieb, in welchem die hydrostatische Maschine als Hydraulikmotor betrieben wird. This is, for example, for a hydrostatic machine in a hydraulic hybrid drive train, in particular a hydrostatic machine designed as a secondary hydrostatic or hydraulic motor, the so-called engine operation, in which the hydrostatic machine is operated as a hydraulic motor.

In den Vorzugs-Betriebsquadranten wird die hydrostatische Maschine im Motorbetrieb vorzugsweise in Vorwärtsrichtung betrieben, das heißt mit einer positiven Drehzahl. Auch in einem sogenannten Pumpenbetrieb der hydrostatischen Maschine, also bei einer Drehzahlumkehr, ist bei einem positiven Schwenkwinkel die Maßnahme des Schrägstellens des Kolbens 170 um den Winkel Gamma von Vorteil. In the preferred operating quadrant, the hydrostatic machine is preferably operated in the forward direction, ie at a positive speed, during engine operation. Also in a so-called pump operation of the hydrostatic machine, ie at a speed reversal, the measure of tilting of the piston is at a positive pivot angle 170 by the angle gamma of advantage.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012215392 A1 [0002, 0010]

Claims

Hydrostatic machine ( 11 . 12 ) with a cylinder drum ( 105 ; 165 ), which has a cylinder axis ( 126 ; 166 ) and piston receptacles ( 109 ; 169 ) adapted to receive pistons ( 110 ; 170 ), characterized in that the piston receivers ( 109 ; 169 ) deliberately not exactly parallel to the cylinder axis ( 126 ; 166 ) are arranged around the pistons ( 110 ; 170 ) relative to the cylinder axis ( 126 ; 166 ) at an angle.

Hydrostatic machine according to claim 1, characterized in that the pistons ( 110 ; 170 ) in an adjustment angle gamma (γ) to the cylinder axis ( 126 ; 166 ) in the cylinder drum ( 105 ; 165 ) are inclined.

Hydrostatic machine according to claim 2, characterized in that the hydrostatic machine ( 11 . 12 ) a swash plate ( 114 ; 164 ), which is pivotable about a pivoting angle alpha (α) from a zero position into a delivery position, to a stroke volume of the hydrostatic machine ( 11 . 12 ) to adjust.

Hydrostatic machine according to claim 2 or 3, characterized in that the adjustment angle gamma (γ) is greater than one degree.

Hydrostatic machine according to one of claims 2 to 4, characterized in that the adjustment angle gamma (γ) is smaller than the pivot angle alpha (α).

Hydrostatic machine according to one of claims 2 to 4, characterized in that the adjustment angle gamma (γ) is smaller than one half of the pivot angle alpha (α).

Hydrostatic machine according to one of the preceding claims, characterized in that the hydrostatic machine ( 11 . 12 ) is designed as axial piston machine.

Hydraulic drive, in particular hydraulic hybrid drive, with at least one hydrostatic machine ( 11 . 12 ) according to any one of the preceding claims.

Method for operating a hydrostatic machine ( 11 . 12 ) According to one of claims 1 to 7, in particular in a hydraulic drive, in particular in a hydraulic hybrid drive according to claim 8, characterized in that the pistons ( 110 ; 170 ) relative to the cylinder axis ( 126 ; 166 ) are tilted.

Cylinder drum ( 105 ; 165 ) for a hydrostatic machine ( 11 . 12 ) according to one of claims 1 to 7.