DE102022200175A1

DE102022200175A1 - Hydrostatische Kolbenmaschine und Verfahren zum Zusammenbau der hydrostatischen Kolbenmaschine

Info

Publication number: DE102022200175A1
Application number: DE102022200175.3A
Authority: DE
Inventors: Felix Hoffmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-01-11
Filing date: 2022-01-11
Publication date: 2023-07-13
Also published as: CN116428146A

Abstract

Offenbart ist eine hydrostatische Kolbenmaschine (1) mit einem Gehäuse, das eine erste, insbesondere plattenförmige, Gehäusekomponente (2) und eine zweite, insbesondere topfförmige, Gehäusekomponente (4) aufweist, in der eine Antriebswelle (AW) drehbar gelagert ist und in der ein mit der Antriebswelle (AW) drehfest gekoppeltes Triebwerk mit einer Vielzahl von Zylinderbohrungen aufgenommen ist, in denen jeweils ein Kolben in Axialrichtung verschieblich aufgenommen ist, und das Triebwerk eine Drehbewegung der Antriebswelle (AW) in eine Hubbewegung der Kolben in den Zylinderbohrungen oder die Hubbewegung der Kolben in eine Drehbewegung der Antriebswelle (AW) umwandelt und sich mit seinem einen Axialende über eine Verteilerplatte (6) an der ersten Gehäusekomponente (2) abstützt, und die erste Gehäusekomponente (2) auf einer Stirnfläche (8) der zweiten Gehäusekomponente (4) aufliegt. Dabei stützt sich die Verteilerplatte (6) zumindest abschnittsweise in Radialrichtung (R) mit ihrer Außenumfangsfläche an Zentrierabschnitten (14) ab, die Abschnitte einer Innenumfangsfläche der zweiten Gehäusekomponente (4) sind. Offenbart ist weiterhin ein Verfahren zum Zusammenbau der hydrostatischen Kolbenmaschine (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydrostatische Kolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Zusammenbau einer derartigen hydrostatischen Kolbenmaschine.
Eine gattungsgemäße hydrostatische Kolbenmaschine bzw. hydraulische Axialkolbeneinheit ist eine Vorrichtung, welche in der Hydraulik als Axialkolbenpumpe zur Umwandlung mechanischer Energie (Drehmoment, Drehzahl) in hydrostatische Energie (Volumenstrom, Druck) oder als Kolbenmotor zur Umwandlung von hydrostatischer Energie (Volumenstrom, Druck) in mechanische Energie (Drehmoment, Drehzahl) eingesetzt wird. Dazu ist in einem Gehäuse der hydrostatischen Kolbenmaschine eine Antriebswelle drehbar gelagert und ein Triebwerk bzw. eine Zylindertrommel aufgenommen, das / die mit der Antriebswelle drehfest gekoppelt ist und eine Vielzahl von Zylinderbohrungen aufweist, in denen jeweils ein Kolben in Axialrichtung verschieblich bzw. längsverschieblich aufgenommen ist. Die Kolben sind in der Regel über Gleitschuhe mit einem Verstellelement/Schrägscheibe wirkverbunden, deren Neigungswinkel bezüglich der Längsachse der Antriebswelle vorzugsweise verstellbar ist, um so den Maximalhub der Kolben einstellen zu können. Wenn die hydrostatische Kolbenmaschine als Axialkolbenpumpe verwendet wird, wandelt das Triebwerk entsprechend der Neigung der Schrägscheibe eine Drehbewegung der Antriebswelle in eine Hubbewegung der Kolben in den Zylinderbohrungen um. Wenn die hydrostatische Kolbenmaschine als Kolbenmotor verwendet wird, wandelt das Triebwerk die Hubbewegung der Kolben in eine Drehbewegung der Antriebswelle um. Dabei stützt sich das Triebwerk mit seinem einen Axialende über das Verstellelement, insbesondere in Form einer Schrägscheibe und mit seinem anderen Axialende über eine Verteilerplatte an dem Gehäuse ab. Die Verteilerplatte trennt dabei einen Niederdruckabschnitt von einem Hochdruckabschnitt des Gehäuses.
Beispielsweise offenbart DE 10 2017 222 354 A1 eine konventionelle hydrostatische Kolbenmaschine mit einer Schrägscheibe als Verstellelement. Hier weist das Gehäuse eine erste Gehäusekomponente, die als Anschlussplatte bezeichnet wird, und eine zweite Gehäusekomponente auf, die als topfförmiges Gehäuseteil bezeichnet wird. Die erste Gehäusekomponente, also die Anschlussplatte, liegt auf einer Stirnfläche der zweiten Gehäusekomponente, also des topfförmigen Gehäuseteils, auf. Die Verteilerplatte oder auch Steuerplatte ist an der Anschlussplatte angeordnet und (mithilfe eines Passstiftes) an der Anschlussplatte gegen Verdrehung gesichert. Zum zentrierten Anordnen der Anschlussplatte an der zweiten Gehäusekomponente bzw. an dem topfförmigen Gehäuseteil weist die Anschlussplatte einen Zentrierbund auf, mit dem sie gegenüber dem topfartigen Gehäuseteil (zentriert) ausgerichtet ist.
Beim Zusammenbau einer derartigen herkömmlichen hydrostatischen Kolbenmaschine werden zunächst die Antriebswelle, das Triebwerk und das Verstellelement sowie weitere Komponenten, z.B. Wälzlager zur Lagerung der Antriebswelle, in der zweiten Gehäusekomponente angeordnet. Dann wird ein Lageraußenring für ein in der zweiten Gehäusekomponente angeordnetes Wälzlager in die Anschlussplatte eingepresst. Die Verteilerplatte wird dann über einen Passstift und den Lageraußenring an der Anschlussplatte positioniert.
Damit die Verteilerplatte bezüglich der Anschlussplatte in Position gehalten wird, muss etwas Fett zwischen Verteilerplatte und Anschlussplatte verteilt werden, welches quasi als Klebemittel zwischen der Verteilerplatte und der Anschlussplatte wirkt. Schließlich wird die derart vorbereitete Anschlussplatte mit ihrer Innenseite, an der die Verteilerplatte angeordnet ist, auf die Stirnfläche des topfförmigen Gehäuseteils aufgelegt. Dabei wird die Anschlussplatte mit daran angeordneter Verteilerplatte mithilfe ihres eigenen Zentrierbundes und über einen Zentrierdurchmesser in dem topfförmigen Gehäuseteil blind gefügt. Zum Schluss wird die Anschlussplatte am topfförmigen Gehäuseteil festgeschraubt.
Die konventionelle hydrostatische Kolbenmaschine bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass beim Zusammenbau das vorstehend genannte Fett als temporär wirkendes Klebemittel erforderlich ist, welches zu fehlerhaften Messungen bei einer Dichtheitsprüfung im Montageprozess führen kann. Auch kann das Fett zu Scheinleckage und irrtümlichen Reklamationen der derartigen Kolbenmaschine führen.
Bei dem bisherigen Blindfügen der mit der Verteilerplatte versehenen Anschlussplatte am topfförmigen Gehäuseteil können darüber hinaus die Komponenten der Kolbenmaschine, die im Bereich der zu verschließenden Stirnfläche des topfförmigen Gehäuseteils vorliegen, beschädigt werden, wenn die zu fügenden Elemente nicht auf Anhieb ineinandergreifen und die Passung erst durch ein Verschieben der Gehäusekomponenten gegeneinander gefunden werden muss.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine hydrostatische Kolbenmaschine bereitzustellen, die die Probleme aus dem Stand der Technik minimiert oder löst. Insbesondere soll die hydrostatische Kolbenmaschine so ausgebildet sein, dass der Zusammenbau ihres Gehäuses, insbesondere die Montage der ersten Gehäusekomponente an der zweiten Gehäusekomponente, einfacher und schneller durchführbar ist. Insbesondere soll ein „blindes Fügen“ der Verteilerplatte vermieden werden.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der hydrostatischen Kolbenmaschine gelöst durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Verfahrens zum Zusammenbau der hydrostatischen Kolbenmaschine gelöst durch die Merkmalskombination des Anspruchs 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die beanspruchte hydrostatische Kolbenmaschine, insbesondere nach Schrägscheibenbauart, hat demzufolge ein Gehäuse, das eine erste, insbesondere plattenförmige, Gehäusekomponente und eine zweite, insbesondere topfförmige, Gehäusekomponente aufweist. In der zweiten Gehäusekomponente ist eine Antriebswelle drehbar gelagert und es ist darin eine mit der Antriebswelle wirkverbundenes, vorzugsweise drehfest gekoppelte Zylindertrommel eines Triebwerks mit einer Vielzahl von Zylinderbohrungen aufgenommen, in denen jeweils ein Kolben in Axialrichtung verschieblich bzw. längsverschieblich aufgenommen ist. Die Zylindertrommel bzw. das Triebwerk wandelt eine Drehbewegung der Antriebswelle in eine Hubbewegung der Kolben in den Zylinderbohrungen um oder wandelt die Hubbewegung der Kolben in eine Drehbewegung der Antriebswelle um. Die Zylindertrommel stützt sich mit seinem einen Axialende über eine Verteilerplatte an der ersten Gehäusekomponente ab. Die Verteilerplatte ist demnach zwischen der ersten und zweiten Gehäusekomponente platziert und separiert eine Niederdruckseite und eine Hochdruckseite der Kolbenmaschine voneinander. Eine solche (erfindungsgemäße) Verteilerplatte sowie deren Funktion wurde vorstehend mit Bezug auf den Stand der Technik bereits näher beschrieben, sodass an dieser Stelle auf die entsprechenden Textstellen verwiesen werden kann.
Vorzugsweise stützt sich die Zylindertrommel bzw. das Triebwerk mit ihrem / seinem anderen Axialende über ein nicht weiter dargestelltes, jedoch ebenfalls aus dem genannten Stand der Technik hinlänglich bekannten Verstellelement, insbesondere eine Schrägscheibe, an der zweiten Gehäusekomponente ab. Die erste Gehäusekomponente liegt auf einer Stirn- oder Flanschfläche der zweiten Gehäusekomponente auf. Insbesondere ist die Stirnfläche der zweiten Gehäusekomponente dabei in Anlagekontakt mit einer Stirn- oder Flanschfläche der ersten Gehäusekomponente.
Erfindungsgemäß stützt sich die Verteilerplatte zumindest abschnittsweise in Radialrichtung mit ihrem Außenumfangsrand (Fläche) an Zentrierabschnitten ab, die Abschnitte einer Innenumfangsfläche der zweiten Gehäusekomponente sind, wodurch die Verteilerplatte innerhalb der zweiten Gehäusekomponente zentriert wird.
Bei einer derartigen Kolbenmaschine ist die Verteilerplatte in der zweiten Gehäusekomponente bereits aufgenommen und wird erst dann von der ersten Gehäusekomponente zur Umgebung hin verdeckt. Die Verteilerplatte muss also nicht „blind“ in die zweite Gehäusekomponente gefügt werden bzw. „über Kopf“ an dieser montiert werden (wie dies im Stand der Technik der Fall ist, bei dem die Verteilerplatte mit Fett an die erste Gehäusekomponente temporär angeklebt wird), sondern kann einfach an den Zentrierabschnitten abgestützt werden, bevor das Gehäuse endmontiert wird. Somit kann die Verteilerplatte im Vergleich zu herkömmlichen Kolbenmaschinen relativ zur zweiten Gehäusekomponente genauer/schneller ausgerichtet bzw. positioniert werden.
Außerdem muss die Verteilerplatte dann auch nicht mit Fett an der ersten Gehäusekomponente fixiert werden. Damit kann Fett bei der Montage einer derartigen Kolbenmaschine entfallen, was zu einer Kostenreduktion führt. Auf diese Weise entfällt vorteilhafterweise auch der Prozessschritt des Fettens, was die Kosten im Montageprozess reduziert, und eine Scheinleckage der Kolbenmaschine entfällt ebenfalls, was zu einer höheren Qualität der Kolbenmaschine führt. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Kolbenmaschine ist, dass der Zentrierbund an der ersten Gehäusekomponente entfällt. Auf diese Weise verkürzt sich die Gesamt-Axiallänge der Kolbenmaschine und kann somit kürzer gebaut werden. Außerdem reduziert sich aufgrund des Wegfalls des Zentrierbundes der Radialabstand zwischen der Stirnfläche der zweiten Gehäusekomponente und der Außenumfangsfläche der Verteilerplatte auf ein aufgrund von Fertigungsgründen einzuhaltendes Mindestmaß. Somit ist die vorliegende Kolbenmaschine bauraumoptimiert.
Insbesondere handelt es sich bei der Abstützung des Außenumfangsrands (Fläche) der Verteilerplatte an den Zentrierabschnitten um eine Spielpassung.
Diese Spielpassung erleichtert die Montage der hydrostatischen Kolbenmaschine und verhindert, dass Kräfte von der zweiten Gehäusekomponente in die Verteilerplatte eingeleitet werden. Somit wird eine Deformation der Verteilerplatte bei der Montage oder während eines Betriebs der Kolbenmaschine verhindert.
Ein vorteilhafter Aspekt der Kolbenmaschine bezieht sich darauf, dass die Verteilerplatte zur Abstützung an den Zentrierabschnitten, insbesondere genau, ein Paar sich diametral gegenüberliegender flügelartiger Abstützabschnitte aufweist, die von dem restlichen Außenumfang der Verteilerplatte hervorragen.
Wenn nicht die gesamte Außenumfangsfläche der Verteilerplatte an den Zentrierabschnitten abgestützt werden muss, kann Material der Verteilerplatte eingespart werden und somit können Kosten reduziert werden. Indem sich die Abstützabschnitte der Verteilerplatte diametral gegenüberliegen, stützen sie die Verteilerplatte optimal und sicher an der zweiten Gehäusekomponente ab.
Insbesondere weist die Verteilerplatte einen kreisscheibenförmigen Hauptabschnitt auf, von dem aus die Abstützabschnitte flügelartig radial nach außen hervorragen. Eine derartige Formgebung der Verteilerplatte verbessert die visuelle Überwachbarkeit der korrekten Position beim Einsetzen der Verteilerplatte in die zweite Gehäusekomponente.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Abstützabschnitte jeweils eine kreisbogenförmige bzw. konvex gekrümmte bzw. kreiszylindrische Außenumfangsfläche aufweisen, die entlang der Zentrierabschnitte, die konkav gekrümmt sind, in flächigem Anlagekontakt mit den Zentrierabschnitten ist.
Durch die zueinander komplementäre Ausformung der Abstützabschnitte und Zentrierabschnitte und aufgrund deren flächigen Anlagekontakts zueinander, ist ein sehr genaues Positionieren der Verteilerplatte relativ zur zweiten Gehäusekomponente möglich. Außerdem wird somit der Bauraum in der Kolbenmaschine optimal ausgenutzt.
Außerdem ist es sinnvoll, dass die Zentrierabschnitte in Axialrichtung von der einen Seite durch die Stirnfläche der zweiten Gehäusekomponente begrenzt sind.
Das Zentrieren der Verteilerplatte relativ zur zweiten Gehäusekomponente erfolgt somit unmittelbar axial unterhalb der Stirnfläche der zweiten Gehäusekomponente und ist somit einfach durchführbar.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn zumindest einer der Abstützabschnitte der Verteilerplatte einen in Radialrichtung verlaufenden Schlitz aufweist, der sich von der Außenumfangsfläche des Abstützabschnittes aus in Radialrichtung bzw. in Richtung hin zur Mitte der Verteilerplatte erstreckt und einen Zentrierstift aufnimmt, der an der Innenumfangsfläche der zweiten Gehäusekomponente, insbesondere an einem von der Innenumfangsfläche der zweiten Gehäusekomponente in Radialrichtung vorragenden Axialvorsprung, fixiert ist.
In anderen Worten bilden Zentrierstift und Schlitz eine formschlüssige Verbindung miteinander aus. Mithilfe des Zentrierstiftes, den der Abstützabschnitt mit seinem Schlitz zumindest teilweise umschließt, kann ein Verdrehen der Verteilerplatte relativ zur zweiten Gehäusekomponente in Umfangsrichtung verhindert werden. Im Vergleich zu der herkömmlichen hydrostatischen Kolbenmaschine ist demnach die Ausrichtung bzw. Positionierung der Verteilerplatte relativ zur zweiten Gehäusekomponente bei der vorliegenden hydrostatischen Kolbenmaschine genauer. Der Wirkeingriff zwischen Zentrierstift und Schlitz der Verteilerplatte ermöglicht zudem eine genauere Umsteuerung, d.h. eine Einschränkung der Toleranz der Verdrehung (der Verteilerplatte relativ zur zweiten Gehäusekomponente), ohne weiteren Kostenaufwand.
Insbesondere ist der Zentrierstift in einer Bohrung dem Axialvorsprung aufgenommen. Auf diese Weise ist der Zentrierstift sicher im Axialvorsprung befestigt.
Es ist außerdem vorstellbar, dass sich die Verteilerplatte in Axialrichtung an der Zylindertrommel abstützt. In anderen Worten liegt die Verteilerplatte in Axialrichtung auf der Zylindertrommel auf. Auf diese Weise wird die Verteilerplatte in Axialrichtung durch die ohnehin vorhandene Zylindertrommel sicher abgestützt.
Dabei ist es besonders sinnvoll, wenn die Zylindertrommel relativ zur Antriebswelle axial verschieblich ist und ein Vorspannelement, insbesondere eine Feder, vorzugsweise eine Spiralfeder, die Zylindertrommel in Axialrichtung so vorspannt, dass die Verteilerplatte zwischen der Zylindertrommel und der ersten Gehäusekomponente eingespannt ist.
Durch das Einspannen der Verteilerplatte zwischen erster Gehäusekomponente und Zylindertrommel ist die Verteilerplatte in Axialrichtung sicher verspannt und ausgerichtet.
Vorteilhafterweise sollte die Abmessung der Zentrierabschnitte in Axialrichtung größer als die Abmessung der Verteilerplatte in Axialrichtung sein. In anderen Worten sollte die Tiefe der Zentrierabschnitte größer als die Dicke der Verteilerplatte sein.
Wenn diese Größenverhältnisse in der Kolbenmaschine vorliegen, kann die Verteilerplatte zwischen der ersten Gehäusekomponente und der Zylindertrommel eingespannt werden.
Weiterhin wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 7 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft ein Verfahren zum Zusammenbau der zuvor beschriebenen hydrostatischen Kolbenmaschine, in deren Gehäuse neben der Antriebswelle und der Zylindertrommel (insbesondere dem Triebwerk mit Verstellelement) weitere Komponenten, insbesondere Lager zur Lagerung der Antriebswelle, angeordnet sind. Das Verfahren weist die, insbesondere in dieser Reihenfolge nacheinander auszuführenden, Schritte auf:

a) Anordnen und Montieren der Antriebswelle, der Zylindertrommel (Triebwerk und Verstellelement) und der weiteren Komponenten in der zweiten Gehäusekomponente;
b) zentriertes Anordnen bzw. Ausrichten der Verteilerplatte in der zweiten Gehäusekomponente mithilfe derer Zentrierabschnitte, die mit den Abstützabschnitten in Anlage gebracht werden;
c) Anordnen der ersten Gehäusekomponente an der Stirnfläche der zweiten Gehäusekomponente; und
d) Befestigen/Fixieren, insbesondere Anschrauben oder Annieten, der ersten Gehäusekomponente an der zweiten Gehäusekomponente.

Bei einem derartigen Verfahren, bei dem die Verteilerplatte in der zweiten Gehäusekomponente mithilfe derer Zentrierabschnitte angeordnet wird, wird die erste Gehäusekomponente separat von der Verteilerplatte an der zweiten Gehäusekomponente angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass kein Fett zwischen der Verteilerplatte und der ersten Gehäusekomponente erforderlich ist. Damit kann Fett bei der Montage einer derartigen Kolbenmaschine entfallen, was zu einer Kostenreduktion führt. Auf diese Weise entfällt vorteilhafterweise auch der Prozessschritt des Fettens, was die Kosten im Montageprozess reduziert, und eine Scheinleckage der Kolbenmaschine entfällt ebenfalls, was zu einer höheren Qualität der Kolbenmaschine führt. Außerdem muss die Verteilerplatte nicht „blind“ in die zweite Gehäusekomponente gefügt werden bzw. „über Kopf“ an dieser montiert werden, sondern kann einfach an den Zentrierabschnitten abgestützt werden. Somit kann die Verteilerplatte im Vergleich zu herkömmlichen Kolbenmaschinen relativ zur zweiten Gehäusekomponente genauer ausgerichtet bzw. positioniert werden.
Ein vorteilhafter Aspekt des Verfahrens bezieht sich darauf, dass im Schritt c) die erste Gehäusekomponente mithilfe der Verteilerplatte relativ zur zweiten Gehäusekomponente zentriert wird.
Dies ermöglicht eine einfache und sichere Montage der ersten Gehäusekomponente an der zweiten Gehäusekomponente.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn beim Schritt c) zum Zentrieren der ersten Gehäusekomponente relativ zur zweiten Gehäusekomponente ein in die erste Gehäusekomponente eingesetzter, vorzugsweise eingepresster Lageraußenring über einem Lager, vorzugsweise Wälzlager, das eine der weiteren Komponenten ist, die im Schritt a) in der zweiten Gehäusekomponente angeordnet wurden, und das durch eine Innenöffnung der Verteilerplatte durchragt, angeordnet/aufgesetzt wird und dabei in die Innenöffnung der Verteilerplatte eingeführt wird.
Mithilfe des Lageraußenrings kann die erste Gehäusekomponente ganz einfach relativ zur zweiten Gehäusekomponente zentriert werden. Dabei unterstützt die Verteilerplatte diese Zentrierung, indem ihre Innenöffnung zumindest den äußersten Abschnitt des Lageraußenrings aufnimmt.
Vorteilhaft ist außerdem, wenn Verfahrensschritt b) folgende Schritte umfasst: Auflegen, der Verteilerplatte auf der Zylindertrommel, derart, dass ein in Radialrichtung verlaufender Schlitz in der Verteilerplatte, vorzugsweise in einem der Abstützabschnitte, in sich einen an der Innenumfangsfläche der zweiten Gehäusekomponente fixierten Zentrierstift aufnimmt und dabei ein automatisches Zentrieren der Verteilerplatte in der zweiten Gehäusekomponente mithilfe der Zentrierabschnitte bewirkt.
Indem die Verteilerplatte derart relativ zur zweiten Gehäusekomponente angeordnet wird, dass ihr Schlitz den Zentrierstift zumindest teilweise umgreift, kann ein Verdrehen der Verteilerplatte relativ zur zweiten Gehäusekomponente in Umfangsrichtung verhindert werden. Die Verteilerplatte kann somit relativ zur zweiten Gehäusekomponente verdrehsicher angeordnet werden.
Weitere Aspekte der erfindungsgemäßen hydrostatischen Kolbenmaschine sind in den Figuren dargestellt.
Es zeigen:

1 eine Perspektivansicht einer zweiten Gehäusekomponente einer hydrostatischen Kolbenmaschine mit darin angeordneter Verteilerplatte; und
2 eine Längsschnittansicht der hydrostatischen Kolbenmaschine mit erster und zweiter Gehäusekomponente.

1 ist eine Perspektivansicht eines axialen Abschnitts einer hydrostatischen Kolbenmaschine 1. Die Darstellung einer ersten Gehäusekomponente 2 der hydrostatischen Kolbenmaschine 1 erfolgt erst in der nachfolgend noch beschriebenen 2. In 1 dargestellt ist hingegen zunächst eine zweite Gehäusekomponente 4, die topfförmig ausgebildet ist und auch als Gehäusetopf bezeichnet werden kann. Die topfförmige Gehäusekomponente 4 bildet einen Aufnahmeraum zur Aufnahme von Komponenten der hydrostatischen Kolbenmaschine (Axialeinheit) 1 aus. Im Wesentlichen handelt es sich bei den im Aufnahmeraum aufgenommenen Komponenten um solche bei einer herkömmlichen Kolbenmaschine in der zweiten Gehäusekomponente aufgenommene Komponenten, wie sie in DE 10 2017 222 354 A1 beschrieben sind, wobei die DE 10 2017 222 354 A1 hiermit auch zu jenem Gegenstand erklärt wird, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht.
Demzufolge ist in dem Aufnahmeraum der zweiten Gehäusekomponente 4 erfindungsgemäß u.a. eine Antriebswelle AW (hier nicht dargestellt) und eine Zylindertrommel Z (nicht dargestellt) aufgenommen. Die Antriebswelle AW ist in der zweiten Gehäusekomponente 4 drehbar gelagert und es ist darin die mit der Antriebswelle AW drehfest gekoppelte Zylindertrommel mit einer Vielzahl von Zylinderbohrungen (nicht dargestellt) aufgenommen, in denen jeweils ein Kolben (nicht dargestellt) in Axialrichtung A verschieblich bzw. längsverschieblich aufgenommen ist. Die Kolben stützen sich axial an einer Schrägscheibe der zweiten Gehäusekomponente gleitend ab. Eine derart prinzipiell aufgebaute Zylindertrommel Z wandelt eine Drehbewegung der Antriebswelle AW somit in eine Hubbewegung der Kolben in den Zylinderbohrungen um oder wandelt die Hubbewegung der Kolben in den Zylinderbohrungen in eine Drehbewegung der Antriebswelle AW um. Das Zylindertrommel Z, d.h. die Kolben, stützt sich mit seinem einen Axialende über die Schrägscheibe an der zweiten Gehäusekomponente 4 ab, wobei sich das Zylindertrommel Z, d.h. die Zylindertrommel, mit seinem anderen Axialende über eine Verteilerplatte 6 an der ersten Gehäusekomponente 2 (s. 2) abstützt. Ein (Innen-)Hauptabschnitt der Verteilerplatte 6 hat im Wesentlichen eine Kreisscheibenform und ist in die zweite Gehäusekomponente 2 eingeführt.
Eine Stirnseite bzw. Stirnfläche 8 der zweiten Gehäusekomponente 2 begrenzt den Aufnahmeraum der zweiten Gehäusekomponente 4 von deren einer Seite in Axialrichtung. Die Verteilerplatte 8 hat die Funktion, wie sie im zuvor genannten Stand der Technik beschrieben ist, weist jedoch erfindungsgemäß zwei (flügelartig in Radialrichtung nach außen vorstehende) Abstützabschnitte 10, 12 auf, die die Verteilerplatte 8 in Radialrichtung R mit ihren jeweiligen Außenumfangsrändern oder Außenumfangsflächen an Zentrierabschnitten 14 abstützen, die wiederum Abschnitte einer Innenumfangsfläche bzw. Innenwand der zweiten Gehäusekomponente 4 sind. Die Abstützabschnitte 10, 12 sind, wie bereits ausgeführt, flügelartig ausgebildet und können auch als Abstützflügel bezeichnet werden. Die Zentrierabschnitte 14 grenzen in Axialrichtung A unmittelbar an die Stirnfläche 8 der zweiten Gehäusekomponente 4 an. Die Zentrierabschnitte 14 sind jeweils konkav gekrümmte Flächenabschnitte der Innenumfangsfläche der zweiten Gehäusekomponente 2. Die Zentrierabschnitte 14 befinden sich zumindest an zwei einander diametral gegenüberliegenden Abschnitten der Innenumfangsfläche der zweiten Gehäusekomponente 4.
Die Abstützabschnitte 10, 12 erstrecken sich von dem kreisscheibenförmigen Hauptabschnitt der Verteilerplatte 6 flügelförmig nach außen weg. Die Abstützabschnitte 10, 12 liegen sich ausgehend von dem kreisscheibenförmigen Hauptabschnitt der Verteilerplatte 6 diametral gegenüber. Die Abstützabschnitte 10, 12 sind konvex gekrümmt und kreisbogenförmig oder kreiszylindrisch ausgebildet und stehen in Anlagekontakt mit den Zentrierabschnitten 14. Die Abstützabschnitte 10, 12 laufen zur Verteilerplatte 6 hin konisch zu. Die Abstützabschnitte 10, 12 sind vorteilhafterweise stoffeinstückig mit der Verteilerplatte 6 ausgebildet.
Die Zentrierabschnitte 14 sind in Axialrichtung A auf der einen Seite durch die Stirnfläche 8 der zweiten Gehäusekomponente 4 begrenzt. Vorteilhafterweise ist die Dicke der Verteilerplatte 6 geringer als die Tiefe der Zentrierabschnitte 14.
Zumindest unterhalb von einem Zentrierabschnitt 14 liegt ein von der Innenwandung der zweiten Gehäusekomponente 4 radial hervorragender Axialvorsprung 16 vor. Einer der Abstützabschnitte 10, 12, hier der Abstützabschnitt 12, ist mit einem Schlitz 18 versehen. Der Schlitz 18 erstreckt sich von der Außenumfangsfläche des Abstützabschnittes 12 in Radialrichtung R nach innen zum kreisscheibenförmigen Hauptabschnitt der Verteilerplatte 6 hin. Genauer gesagt unterteilt bzw. spaltet der Schlitz 18 den Abstützabschnitt 12 in zwei Abstütz-Flügelhälften 12.1 und 12.2. Zwischen den Abstütz-Flügelhälften 12.1 und 12.2 ist ein Zentrierstift 20 angeordnet. Der Zentrierstift 20 ist fest mit dem Axialvorsprung 16 verbunden. Genauer gesagt ist der Zentrierstift 20 teilweise von dem entsprechenden Axialvorsprung 16 aufgenommen bzw. in diesen (in Axialrichtung) eingeschlagen oder eingeschraubt. Ein Abschnitt des Zentrierstiftes 12 ist dann in Anlagekontakt mit den Abstütz-Flügelhälften 12.1 und 12.2. In anderen Worten ist die Verteilerplatte 6 so in der zweiten Gehäusekomponente 2 angeordnet, dass der Schlitz 18 den Zentrierstift 12 bzw. den von dem Axialvorsprung 16 nach oben ragenden Abschnitt bzw. Spitze des Zentrierstiftes 12 aufnimmt. Der Wirkeingriff zwischen Schlitz 18 und Zentrierstift 20 verhindert ein Verdrehen der Verteilerplatte 6 relativ zu der zweiten Gehäusekomponente 4 in eine Umfangsrichtung.
Die Verteilerplatte 6 weist in ihrem kreisscheibenförmigen Hauptabschnitt eine nierenförmige Durchgangsausnehmung 22 auf. Weiterhin weist die Verteilerplatte 6 eine Vielzahl von, hier fünf, entlang dem gleichen Teilkreis wie die Niederdruckniere 22 angeordnete Durchgangsbohrungen 24 auf. Der Bereich der Verteilerplatte 6 mit den Durchgangsbohrungen 24 definiert einen Hochdruckabschnitt der zweiten Gehäusekomponente 4. Der Bereich der Verteilerplatte 6 mit der nierenförmigen Durchgangsausnehmung 22 definiert einen Niederdruckabschnitt der zweiten Gehäusekomponente 4. Die Durchgangsausnehmung 22 und die Durchgangsbohrungen 24 geben den Blick auf die darunter befindliche Zylindertrommel mit den Zylinderbohrungen 25 frei.
Weiterhin ist in dem kreisscheibenförmigen Hauptabschnitt der Verteilerplatte 6 mittig ein(e) durchgängige(s) Innenöffnung bzw. Innenloch 26 vorgesehen. Dabei befinden sich die Durchgangsausnehmung 22 und die (fünf) Durchgangsbohrungen 24 in Radialrichtung R zwischen der Innenöffnung 26 und der Außenumfangsfläche des kreisscheibenförmigen Hauptabschnittes der Verteilerplatte 6. Die Innenöffnung 26 hat einen solchen Durchmesser, dass sie ein Lager der Antriebswelle AW, genauer gesagt ein Wälzlager 28, das hier als Kegelrollenlager ausgeführt ist, aufnehmen kann. Das Wälzlager 28 lagert demnach ein Axialende der Antriebswelle AW und ist in der topfförmigen zweiten Gehäusekomponente 4 angeordnet.
Beim Anordnen der Verteilerplatte 6 in der zweiten Gehäusekomponente 4 wird die Verteilerplatte 6 mit der Innenöffnung 26 über das Wälzlager 28 gesetzt. Die Verteilerplatte 6 wird relativ zur zweiten Gehäusekomponente so ausgerichtet und positioniert, dass die Verteilerplatte, insbesondere ihr kreisscheibenförmiger Hauptabschnitt, auf der Zylindertrommel Z aufliegt und gleichzeitig der Schlitz 18 des Abstützabschnittes 12 den Zentrierstift 20 umfängt / umgibt.
Weiterhin weist die im Außenumfang im Wesentlichen rechteckige Stirnfläche 8 in ihren vier Eckbereichen jeweils eine Aufnahmeöffnung bzw. Aufnahmebohrung 29 zur Aufnahme jeweils eines Befestigungsmittels (hier nicht dargestellt), insbesondere einer Schraube oder eines Bolzens, auf. Mithilfe der kraftschlüssigen oder formschlüssigen Verbindung zwischen Befestigungsmittel und Aufnahmeöffnung 29 kann die erste Gehäusekomponente 2 an der zweiten Gehäusekomponente 4 befestigt werden.
2 zeigt eine Längsschnittansicht der hydrostatischen Kolbenmaschine 1 mit erster Gehäusekomponente 2 und zweiter Gehäusekomponente 4. Die erste Gehäusekomponente 2 kann auch als Gehäusedeckel bezeichnet werden. Die Verteilerplatte 6 ist bereits in der zweiten Gehäusekomponente 4 angeordnet. Es ist zu erkennen, dass die Verteilerplatte 6 mit der Stirnfläche 8 der zweiten Gehäusekomponente 4, die gleichzeitig eine Dichtfläche ist, bündig ist (eine gemeinsame Ebene bildet).
Weiterhin ist zu erkennen, dass die Verteilerplatte 6, insbesondere ihr kreisscheibenförmiger Hauptabschnitt, auf der Zylindertrommel Z aufliegt. Schließlich ist der Zentrierstift 20 zu erkennen, der den Abstützabschnitt 12 kontaktiert (siehe linke Seite in 2). Es ist zu erkennen, dass die Tiefe der Zentrierabschnitte 14 größer als die Dicke der Verteilerplatte 6 ist. Wenn es auch nicht dargestellt ist, ist es denkbar, dass die erste Gehäusekomponente 2 an ihrer der Verteilerplatte 6 zugwandten Stirnseite (in Axialrichtung hervorragende) Absätze zur (Flächen-)Kontaktierung der Verteilerplatte 6 aufweist.
In 2 ist zudem die erste Gehäusekomponente 2 dargestellt, die entlang der Richtung, die der Pfeil B anzeigt, auf die zweite Gehäusekomponente 4 bewegt wird. In die erste Gehäusekomponente 2 ist mittig ein Lageraußenring 30 eingesetzt/eingepresst, der im auf der zweiten Gehäusekomponente 4 montierten Zustand das Wälzlager 28 umgibt. Der Lageraußenring 30 ist somit in seinem Durchmesser zumindest so groß, dass er das Wälzlager 28 umgeben kann. Weiterhin ist der Durchmesser des Lageraußenrings 30 maximal so groß, dass er in die Innenöffnung 26 der Verteilerplatte 6 hineinragen kann.
Zum Anordnen bzw. zentrierten Anordnen der ersten Gehäusekomponente 2 an der zweiten Gehäusekomponente 4, in der bereits die Verteilerplatte 6 angeordnet ist, wird der Lageraußenring 30 über das Wälzlager 28 gestülpt. Dann wird zumindest ein unterster bzw. äußerster Abschnitt des Lageraußenrings 30 in die Innenöffnung 26 der Verteilerplatte 6 gedrückt bzw. von ihr aufgenommen und dabei zentriert.
In der ersten Gehäusekomponente 2 sind ebenfalls Aufnahmeöffnungen (hier nicht dargestellt) zur Aufnahme der Befestigungsmittel, welche hier Schrauben 32 sind, vorgesehen. Beim Anordnen der ersten Gehäusekomponente 2 an der zweiten Gehäusekomponente 4 sollten die Aufnahmeöffnungen der ersten Gehäusekomponente 2 koaxial mit den Aufnahmeöffnungen 29 der zweiten Gehäusekomponente 4 sein und somit eine durchgängige Aufnahme für die Schrauben 32 ausbilden. Um nämlich die erste Gehäusekomponente 2 gegen ein Verdrehen gesichert an der zweiten Gehäusekomponente 4 montieren zu können, werden die beiden Gehäusekomponenten 2, 4 über die Schrauben 32 miteinander verbunden. Vorteilhafterweise werden die Lagerkräfte bei der fertig montierten hydrostatischen Kolbenmaschine 1 über die Schrauben 32, mit denen die erste und die zweite Gehäusekomponente 2, 4 gegeneinander verspannt sind, übertragen. Das heißt, es findet eine reibschlüssige Kraftübertragung, die die radialen Lagerkräfte überträgt, zwischen der ersten Gehäusekomponente 2 und der zweiten Gehäusekomponente 4 statt.
In 2 ist weiterhin die Antriebswelle AW zu erkennen, die von dem Wälzlager 28 zumindest teilweise gelagert ist. Die erste Gehäusekomponente 2 weist mittig eine Ausstülpung 34 auf, die die erste Gehäusekomponente 2 verstärkt und das freie Ende der Antriebswelle AW aufnimmt. Weiterhin ist in 2 ein Vorspannelement in Form einer Spiralfeder 36 zu erkennen, die die Zylindertrommel Z und damit die Verteilerplatte 6 gegen die erste Gehäusekomponente 2 drückt.
Zusammengefasst wird vorliegend eine hydrostatische Kolbenmaschine (hydrostatische Axialkolbeneinheit) offenbart mit einem Gehäuse, das eine erste, insbesondere plattenförmige, Gehäusekomponente 2 und eine zweite, insbesondere topfförmige, Gehäusekomponente 4 aufweist, in der eine Antriebswelle drehbar gelagert ist und in der eine mit der Antriebswelle drehfest gekoppelte Zylindertrommel Z mit einer Vielzahl von Zylinderbohrungen aufgenommen ist, in denen jeweils ein Kolben in Axialrichtung verschieblich aufgenommen ist, und die Zylindertrommel Z eine Drehbewegung der Antriebswelle in eine Hubbewegung der Kolben in den Zylinderbohrungen oder die Hubbewegung der Kolben in eine Drehbewegung der Antriebswelle umwandelt und sich mit seinem einen Axialende über eine Verteilerplatte 6 an der ersten Gehäusekomponente 2 abstützt, und die erste Gehäusekomponente 2 auf einer Stirnfläche 8 der zweiten Gehäusekomponente 4 aufliegt. Dabei stützt sich die Verteilerplatte 6 zumindest abschnittsweise in Radialrichtung mit ihrer Außenumfangsfläche an Zentrierabschnitten 14 ab, die Abschnitte einer Innenumfangsfläche der zweiten Gehäusekomponente 4 sind. Offenbart ist weiterhin ein Verfahren zum Zusammenbau der hydrostatischen Kolbenmaschine 1.
Bezugszeichenliste

1: Hydrostatische Kolbenmaschine (hydraulische Axialkolbeneinheit)
2: erste Gehäusekomponente
4: zweite Gehäusekomponente
6: Verteilerplatte
8: Stirnfläche der zweiten Gehäusekomponente
10, 12: Abstützabschnitte
12.1, 12.2: Abstütz-Flügelhälften
14: Zentrierabschnitte
16: Axialvorsprung
18: Schlitz
20: Zentrierstift
22: Durchgangsausnehmung
24: Durchgangsbohrungen
25: Zylinderbohrungen
26: Innenöffnung
28: Wälzlager
29: Aufnahmeöffnungen
30: Lageraußenring
32: Befestigungsmittel
34: Ausstülpung
36: Vorspannelement
A: Axialrichtung
AW: Antriebswelle
R: Radialrichtung
Z: Zylindertrommel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017222354 A1 [0003, 0042]

Claims

Hydrostatische Kolbenmaschine (1) mit einem Gehäuse, das eine erste, insbesondere platten- oder deckelförmige, Gehäusekomponente (2) und eine zweite, insbesondere topf- oder becherförmige, Gehäusekomponente (4) aufweist, in der eine Antriebswelle (AW) drehbar gelagert ist die ein Drehmoment auf eine vorzugsweise drehfest mit der Antriebswelle (AW) gekoppelte oder wirkverbundene Zylindertrommel (Z) überträgt, die eine Vielzahl von Zylinderbohrungen (25) aufweist, in denen jeweils ein Kolben aufgenommen ist, wobei sich die Zylindertrommel (Z) an ihrer einen axialen Stirnseite über eine, eine Niederdruckseite von einer Hochdruckseite der Kolbenmaschine separierende Verteilerplatte (6) an der ersten Gehäusekomponente (2) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verteilerplatte (6) zumindest abschnittsweise in Radialrichtung (R) mit ihrem Außenumfangsrand an Zentrierabschnitten (14) abstützt, welche Abschnitte einer Innenumfangsfläche der zweiten Gehäusekomponente (4) sind.
Kolbenmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerplatte (6) zur Abstützung an den Zentrierabschnitten (14), insbesondere genau, ein Paar sich diametral gegenüberliegender, flügelartiger Abstützabschnitte (10, 12) aufweist, die von dem restlichen Außenumfang der Verteilerplatte (6) radial hervorragen.
Kolbenmaschine (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützabschnitte (10, 12) einen kreisbogenförmigen konvexen Außenumfang aufweisen, der entlang der Zentrierabschnitte (14), die entsprechend konkav gekrümmt sind, in vorzugsweise flächigem Anlagekontakt mit den Zentrierabschnitten (14) ist.
Kolbenmaschine (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Abstützabschnitte (12) der Verteilerplatte (6) einen in Radialrichtung (R) verlaufenden Schlitz (18) aufweist, der sich am Außenumfangsrand des Abstützabschnittes (12) öffnet und der einen sich axial erstreckenden Zentrierstift oder Vorsprung (20) aufnimmt, der an der Innenumfangsfläche der zweiten Gehäusekomponente (4), insbesondere an einem von der Innenumfangsfläche der zweiten Gehäusekomponente (4) in Radialrichtung (R) vorragenden Axialvorsprung (16), fixiert ist.
Kolbenmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerplatte sich in Axialrichtung (A) an der Zylindertrommel (Z) abstützt.
Kolbenmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindertrommel (Z) relativ zur Antriebswelle (AW) axial verschieblich ist und ein Vorspannelement (36), insbesondere eine Feder, die Zylindertrommel (Z) in Axialrichtung (A) so vorspannt, dass die Verteilerplatte (6) zwischen der Zylindertrommel (Z) und der ersten Gehäusekomponente (2) eingespannt ist.
Kolbenmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessung der Zentrierabschnitte (14) in Axialrichtung (A) größer als die Abmessung der Verteilerplatte (6) in Axialrichtung (A) ist.
Verfahren zum Zusammenbau einer hydrostatischen Kolbenmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in deren Gehäuse neben der Antriebswelle (AW) und der Zylindertrommel weitere Komponenten, insbesondere Lager zur Lagerung der Antriebswelle (AW), angeordnet sind, gekennzeichnet durch die, insbesondere in dieser Reihenfolge nacheinander auszuführenden, Schritte: a) Anordnen und Montieren der Antriebswelle (AW), der Zylindertrommel und der weiteren Komponenten in der zweiten Gehäusekomponente (4); b) zentriertes Platzieren der Verteilerplatte (6) in der zweiten Gehäusekomponente (4) mithilfe derer Zentrierabschnitte (14), an denen die Abstützabschnitte (10, 12) der Verteilerplatte (6) positioniert werden; c) Aufsetzen der ersten Gehäusekomponente (2) an der Stirn- oder Flanschfläche (8) der zweiten Gehäusekomponente (4); und d) Fixieren, insbesondere Anschrauben oder Annieten, der ersten Gehäusekomponente (2) an der zweiten Gehäusekomponente (4).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c) die erste Gehäusekomponente (2) mithilfe der Verteilerplatte (6) relativ zur zweiten Gehäusekomponente (4) zentriert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schritt c) zum Zentrieren der ersten Gehäusekomponente (2) relativ zur zweiten Gehäusekomponente (4) ein in die erste Gehäusekomponente (2) bereits eingesetzter, vorzugsweise eingepresster Lageraußenring (30) auf ein Lager (28), vorzugsweise Wälzlager, der Antriebswelle (AW) aufgesetzt wird, welches eine der weiteren Komponenten darstellt, die im Schritt a) in der zweiten Gehäusekomponente (4) angeordnet wurden und welches eine Innenöffnung (26) der bereits platzierten Verteilerplatte (6) zumindest abschnittsweise axial durchragt, wobei beim Aufsetzen des Lageraußenrings (30) diese in die Innenöffnung der Verteilerplatte zentrierend eingeführt wird.