WO2016078812A1 - Axialkolbenmaschine - Google Patents

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WO2016078812A1
WO2016078812A1 PCT/EP2015/072414 EP2015072414W WO2016078812A1 WO 2016078812 A1 WO2016078812 A1 WO 2016078812A1 EP 2015072414 W EP2015072414 W EP 2015072414W WO 2016078812 A1 WO2016078812 A1 WO 2016078812A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
axial piston
connection
plate
housing
piston machine
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/072414
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Armin Merz
Eberhard Maier
Dirk Vahle
Francois Brusset
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to US15/526,972 priority Critical patent/US10465668B2/en
Priority to CN201580062441.7A priority patent/CN107110134B/zh
Publication of WO2016078812A1 publication Critical patent/WO2016078812A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B11/00—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
    • F04B11/0008—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using accumulators
    • F04B11/0016—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using accumulators with a fluid spring
    • F04B11/0025—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using accumulators with a fluid spring the spring fluid being in direct contact with the pumped fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B11/00—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation

Definitions

  • the invention relates to an axial piston machine for pump and / or engine operation according to the preamble of claim 1.
  • At least one working piston is mounted longitudinally displaceably in a cylinder bore of a piston drum and forms a cylinder space with the cylinder bore.
  • the cylinder chamber is alternately compressed by the longitudinal movement of the working piston and relaxed and connected accordingly alternately with a high-pressure accumulator and a low-pressure accumulator.
  • Axial piston machines with Vorkompressions frish, or zones are known from the prior art, such as for example from DE 197 06 114 C5.
  • a Vorkompressionsvolumen or a memory element is integrated in a control mirror or in a connection plate of the axial piston machine.
  • the pre-compression volume known from the prior art can additionally be controlled via valve devices.
  • Vorkompressions considerably be sealed outside the housing of the axial piston machines, or closed, which additional
  • the object of the invention is to reduce the installation space to create Vorkompressions cattle.
  • the axial piston machine according to the invention for the pump and / or motor operation has a housing, a connection plate connected to the housing and arranged in the housing interior on a rotatable drive shaft piston drum, wherein in the piston drum at least one cylinder bore is formed, in which a working piston is arranged longitudinally displaceable and thereby limited with the cylinder bore a volume variable cylinder space, wherein the cylinder space via at least one hydraulic connection with at least one Vorkompressionsraum is connectable.
  • the at least one Vorkompressionsraum is formed by a cavity within the terminal plate and the cavity is formed by the terminal plate and a closure means, wherein the closure means between the terminal plate and the housing interior is arranged.
  • connection plate potential noise sources are displaced into the interior of the axial piston engine and thus minimizes noise emission to the outside.
  • the inventive arrangement of the closure means between the terminal plate and the housing interior provides advantageously for a compact design of the axial piston machine.
  • Another advantage is that only one closure means is needed per Vorkompressionsraum.
  • connection to a distributor plate is simplified.
  • the cavity in the connection plate is preferably produced by a milling process. This results in surfaces of better quality than surfaces produced by casting processes. This improves the pressure resistance of the connection plate, which leads to a longer service life for the operating pressures of the axial piston machine, or to the use of less material and thus to lower costs.
  • the cavities can be integrated in a production by a casting process in the base core, which simplifies the production, makes the cleaning of the blank cheaper and saves weight of the finished component.
  • the contact surface of the cavity in Vorkompressionsraum compared to the housing interior of the axial piston machine is sealed so that a sufficient tightness is made, so that the function of Vorkompressionsraums is met and if necessary, a leakage amount of the working fluid from the Vorkompressionsraum enters the housing interior.
  • closure means and the terminal plate are directly in contact, which can be dispensed with sealing means between the components. This saves material and costs.
  • the closure means is a screw.
  • a screw can be introduced by known mounting method in the terminal plate.
  • a development of the invention provides that in the connection plate per Vorkompressionsraum a hydraulic connection is formed to a distributor plate.
  • connection plate and a distributor plate, the respective materials are best selected for their functions.
  • the material of the distributor plate should be selected primarily with regard to the tribological conditions of the interaction of piston drum and distributor plate.
  • the material of the connection plate should be easy to chip with high weight-related strength.
  • the pre-compression chamber forms a pre-compression volume for reducing a hydraulic pulsation of the axial piston machine.
  • the reduction of the hydraulic pulsation of the axial piston machine has a positive effect on the noise properties, which is advantageous for use in the mobile sector, in particular for the use of axial piston machines in a motor vehicle.
  • Fig. 1 an embodiment of the axial piston machine according to the invention. Description of the embodiments
  • Fig.l shows an axial piston machine 100 for the pump and / or motor operation in longitudinal section, wherein only one half is shown, with a housing 10 which is bolted to a connection plate 20.
  • a rotatable drive shaft 40 is mounted in the housing 10 and in the connection plate 20, a rotatable drive shaft 40 is mounted.
  • a substantially cylindrical piston drum 30 is arranged so that it performs the same rotational movement as the drive shaft 40.
  • the connection of drive shaft 40 and piston drum 30 via a not shown teeth.
  • cylinder bores 31 are formed axially parallel.
  • a working piston 32 is arranged longitudinally displaceable and thereby limited with the cylinder Accordingly, there are as many working piston 32 and cylinder chambers 31 as cylinder bores 31st
  • a pivoting cradle 60 is arranged non-rotatably.
  • the pivoting cradle 60 is pivotally supported by a bearing, not shown, so that it can be brought with the aid of at least one, but preferably two Verstellerechen not shown relative to the drive shaft 40 in an adjustment D larger or smaller than 90 °. If the adjustment angle D is exactly 90 °, then the axial piston machine 100 is idling.
  • sliding shoes 62 can slide, in which the working piston 32 are supported by a ball joint; i.e. the number of sliding shoes 62 is equal to the number of working piston 32.
  • the sliding shoes 62 are held down on a device, not shown, on the pivoting cradle 60, so that there is a constant transmission of compressive forces between pivoting cradle 60 and power piston 32.
  • a distributor plate 70 is arranged and fixedly connected to the connection plate 20 so that the piston drum rotates with an end face on the distributor plate 70 or on a dynamic lubricant film which is formed between the two components in operation .
  • a filling bore 75 is formed, which is hydraulically connected to a hydraulic connection 22 formed in the connection plate 20, wherein the hydraulic connection 22 opens into a pre-compression chamber 50.
  • the hydraulic connection 22 is designed in the sketched embodiment as a connecting hole, or through hole.
  • the hydraulic connection 22 may alternatively and depending on the geometric design of the Vorkompressionsraumes 50 also be prepared by other manufacturing processes, for example casting.
  • the precompression space 50 is formed through a cavity 120 within the terminal plate 20 and the cavity 120 is formed by the terminal plate 20 and a closure means 90, wherein the closure means 90 between the terminal plate 20 and the housing interior 15 is arranged.
  • the closure means 90 is designed by a screw and this has a contact surface 150 to the connection plate 20.
  • the contact surface 150 is formed from an in the housing interior 15 facing surface 220 of the terminal plate 20 and a bearing surface 190 of the screw head on the surface 220 of the terminal plate 20. In the screwed state, the contact forms.
  • a formed in Vorkompressionsraum 50 surface 250 is machined by a milling process and has an internal thread for receiving the screw.
  • Vorkompressionsbank 50 are dependent on the particular application and the available space in the housing 10 and in the terminal plate 20th
  • At least one low-pressure kidney 71 and at least one high-pressure kidney 72 are formed in the distributor plate 70. These are connected to a suction kidney 81 and a pressure kidney 82, which are both formed in the connection plate 20.
  • the suction kidney 81 opens into a low-pressure bore, not shown, and the pressure kidney 82 into a high-pressure bore, not shown, which are also both formed in the connection plate 20.
  • the connection plate 20 has a low-pressure connection, not shown, and a high-pressure connection, not shown.
  • the low pressure port connects the low pressure bore to a low pressure accumulator, not shown, and the high pressure port connects the high pressure bore to a high pressure accumulator (not shown).
  • a first hydraulic connection from the cylinder chamber 31 via the filling bore 75 and the connecting bore 22 into the pre-compression chamber 50 is opened, in particular the low-pressure pre-compression chamber.
  • the critical angular position is as follows:
  • a pre-compression chamber 50 is hydraulically connected so that it is connected to the cylinder chamber 31 via the first hydraulic connection as soon as the cylinder chamber 31 is no longer connected to the low-pressure accumulator via the second hydraulic connection; Otherwise, there would be a "short circuit" between the low-pressure accumulator and the pre-compression chamber 50.
  • the third hydraulic connection is still closed
  • the cylinder chamber 31 is set comparatively slowly under high pressure by the throttling function within the first hydraulic connection the third hydraulic connection between cylinder chamber 31 and high-pressure accumulator is opened, working fluid is forced into the high-pressure accumulator due to the decreasing cylinder space 31.
  • the first hydraulic connection is still open, so that the pre-compression chamber 50, which has been relieved from the high-pressure accumulator, is refilled.
  • the arrangement of the at least one Vorkompressionsraumes 50 in the terminal plate 20 has compared to an arrangement outside the housing 10, for example, a space-saving arrangement and the NVH (Noise Vibration Harshness) behavior and the sound radiation are improved.
  • NVH Noise Vibration Harshness

Abstract

Axialkolbenmaschine (100) für den Pumpen- und/oder Motorbetrieb, aufweisend ein Gehäuse (10), eine mit dem Gehäuse (10) verbundenen Anschlußplatte (20) und einen im Gehäuseinnenraum (15) auf einer rotierbaren Triebwelle (40) angeordnete Kolbentrommel (30), wobei in der Kolbentrommel (30) mindestens eine Zylinderbohrung (31) ausgebildet ist, in der ein Arbeitskolben (32) längsverschiebbar angeordnet ist und dadurch mit der Zylinderbohrung (31) einen volumenver-änderbaren Zylinderraum (31) begrenzt. Der Zylinderraum (31) ist über mindestens eine hydraulische Verbindung (22) mit mindestens einem Vorkompressionsraum (50) verbindbar, wobei der mindestens eine Vorkompressionsraum (50) durch einen Hohlraum (120) innerhalb der Anschlußplatte (20) ausgebildet und der Hohlraum (120) durch die Anschlußplatte (20) und ein Verschlussmittel (90) gebildet ist, wobei das Verschlussmittel (90) zwischen der Anschlußplatte (20) und dem Gehäuseinnenraum (15) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Axialkolbenmaschine
Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine für den Pumpen- und/oder Motorbetrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
In Axialkolbenmaschinen ist mindestens ein Arbeitskolben in einer Zylinderbohrung einer Kolbentrommel längsverschiebbar gelagert und bildet mit der Zylinderbohrung einen Zylinderraum aus. Der Zylinderraum wird durch die Längsbewegung des Arbeitskolbens abwechselnd komprimiert und entspannt und entsprechend abwechselnd mit einem Hochruckspeicher und einem Niederdruckspeicher verbunden. Beim Umsteuern von der Niederdruckspeicheranbindung zur Hochdruckspeicheranbindung treten Pulsationen auf, die eine starke Geräuschbildung zur Folge haben können. Um dem entgegenzuwirken, werden sogenannte Vorkompressionsvolumen eingesetzt, die durch Vorkompressionsräume gebildet werden.
Axialkolbenmaschinen mit Vorkompressionsräumen, bzw. -zonen sind aus dem Stand der Technik, wie zum Beispiel aus der DE 197 06 114 C5 bekannt. Dabei wird ein Vorkompressionsvolumen bzw. ein Speicherelement in einen Steuerspiegel bzw. in eine Anschlussplatte der Axialkolbenmaschine integriert. Das aus dem Stand der Technik bekannte Vorkompressionsvolumen kann zusätzlich über Ventilvorrichtungen gesteuert werden.
Die bekannten Vorkompressionsräume werden außerhalb des Gehäuses der Axialkolbenmaschinen abgedichtet, bzw. verschlossen, was zusätzlichen
Bauraum erfordert. Im Hinblick auf Pkw- Anwendungen spielt der Bauraum bei Axialkolbenmaschinen eine immer gewichtigere Rolle. Zudem stellt die Abdichtung der Vorkompressionsräume aufgrund der Pulsation eine technische Herausforderung dar.
Die Aufgabe der Erfindung ist die Reduzierung des Bauraumes zur Schaffung von Vorkompressionsräumen.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird hinsichtlich der Axialkolbenmaschine durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine für den Pumpen- und/oder Motorbetrieb weist ein Gehäuse, eine mit dem Gehäuse verbundenen Anschlußplatte und einen im Gehäuseinnenraum auf einer rotierbaren Triebwelle angeordnete Kolbentrommel auf, wobei in der Kolbentrommel mindestens eine Zylinderbohrung ausgebildet ist, in der ein Arbeitskolben längsverschiebbar angeordnet ist und dadurch mit der Zylinderbohrung einen volumenveränderbaren Zylinderraum begrenzt, wobei der Zylinderraum über mindestens eine hydraulische Verbindung mit mindestens einem Vorkompressionsraum verbindbar ist. Der mindestens eine Vorkompressionsraum ist durch einen Hohlraum innerhalb der Anschlußplatte ausgebildet und der Hohlraum ist durch die Anschlußplatte und ein Verschlussmittel gebildet, wobei das Verschlussmittel zwischen der Anschlußplatte und dem Gehäuseinnenraum angeordnet ist.
Durch die Anordnung des Vorkompressionsraums in der Anschlußplatte werden potenzielle Geräuschquellen ins Innere der Axialkolbenmaschine verlagert und damit eine Geräuschemission nach außen minimiert.
Die erfindungsgemäße Anordnung des Verschlussmittels zwischen der Anschlußplatte und dem Gehäuseinnenraum sorgt in vorteilhafter Weise für eine kompakte Bauweise der Axialkolbenmaschine. Zudem kann auf eine Dichtung zwischen dem Verschlussmittel und der Anschlußplatte verzichtet werden, da durch die Anordnung des Verschlussmittels eine Leckage in den Gehäuseinnenraum abgeführt wird.
Von Vorteil ist zudem, dass pro Vorkompressionsraum nur ein Verschlussmittel benötigt wird.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorkompressionsräume in der Anschlußplatte wird die Anbindung an eine Verteilerplatte vereinfacht. Der Hohlraum in der Anschlußplatte wird bevorzugt durch ein Fräsverfahren hergestellt. Dadurch ergeben sich Oberflächen von besserer Güte als Oberflächen, die durch Gussverfahren hergestellt werden. Dies sorgt für eine Verbesserung der Druckfestigkeit der Anschlußplatte was bei den auftretenden Betriebsdrücken der Axialkolbenma- schine für eine längere Lebensdauer, bzw. für den Einsatz von weniger Material und somit zu geringeren Kosten führt.
Zudem können die Hohlräume bei einer Herstellung durch ein Gussverfahren in den Basiskern integriert werden, was die Herstellung vereinfacht, die Reinigung des Rohteils günstiger macht und Gewicht des fertigen Bauteils einspart.
Ferner ist durch die Herstellung der Vorkompressionsräume mittels Fräsverfahren die Positionierung der Hohlräume in der Anschlußplatte einfacher.
In einer vorteilhaften Ausführung weisen das Verschlussmittel und die Anschlußplatte eine Kontaktfläche zueinander auf. Durch die Kontaktfläche wird der Hohlraum im Vorkompressionsraum gegenüber dem Gehäuseinnenraum der Axialkolbenmaschine derart verschlossen, dass eine ausreichende Dichtheit hergestellt ist, so dass die Funktion des Vorkompressionsraums erfüllt wird und bei Bedarf eine Leckagemenge des Arbeitsfluids aus dem Vorkompressionsraum in den Gehäuseinnenraum gelangt.
Ferner stehen in einer Ausführung das Verschlussmittel und die Anschlußplatte direkt in Kontakt, wodurch auf Dichtmittel zwischen den Bauteilen verzichtet werden kann. Dies spart Material und Kosten.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Verschlussmittel eine Schraube. Dadurch kann in einfacher Weise der Hohlraum des Vorkompressionsraums verschlossen werden. Eine Schraube lässt sich durch bekannte Montageverfahren in der Anschlußplatte einbringen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der Anschlußplatte pro Vorkompressionsraum eine hydraulische Verbindung zu einer Verteilerplatte ausgebildet ist.
Dadurch entfällt ein aufwändiger anderweitiger hydraulischer Anschluss des Vorkompressionsraums an den zuschaltbaren Zylinderraum. Ferner können durch den Einsatz von einer Anschlußplatte und einer Verteilerplatte die jeweiligen Werkstoffe bestmöglich für ihre Funktionen ausgewählt werden. Der Werkstoff der Verteilerplatte sollte dabei in erster Linie hinsichtlich der tribologischen Bedingungen des Zusammenwirkens von Kolbentrommel und Verteilerplatte ausgewählt werden. Der Werkstoff der Anschlussplatte sollte gut spanbar sein bei gleichzeitig hoher gewichtsbezogener Festigkeit.
In einer Weiterbildung der Erfindung bildet der Vorkompressionsraum ein Vorkompressionsvolumen zur Reduzierung einer hydraulischen Pulsation der Axialkolbenmaschine.
Die Reduzierung der hydraulischen Pulsation der Axialkolbenmaschine wirkt sich positiv auf die Geräuscheigenschaften aus, was für die Anwendung im mobilen Bereich, insbesondere für den Einsatz von Axialkolbenmaschinen in einem Kraftfahrzeug von Vorteil ist.
Zeichnungen
Es zeigt:
Fig. 1: eine Ausführung der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig.l zeigt eine Axialkolbenmaschine 100 für den Pumpen- und/oder Motorbetrieb im Längsschnitt, wobei nur eine Hälfte gezeigt ist, mit einem Gehäuse 10, das mit einer Anschlussplatte 20 verschraubt ist. Im Gehäuse 10 und in der Anschlussplatte 20 ist eine rotierbare Triebwelle 40 gelagert. Auf der Triebwelle 40 ist eine im Wesentlichen zylinderförmige Kolbentrommel 30 so angeordnet, dass sie dieselben Rotationsbewegung ausführt wie die Triebwelle 40. Typischerweise erfolgt die Verbindung von Triebwelle 40 und Kolbentrommel 30 über eine nichtdargestellte Verzahnung.
In der Kolbentrommel 30 sind mindestens eine, vorzugsweise jedoch sieben bis elf, Zylinderbohrungen 31 achsparallel ausgebildet. In jeder Zylinderbohrung 31 ist ein Arbeitskolben 32 längsverschiebbar angeordnet und begrenzt dadurch mit der Zylinder- bohrung 31 einen volumenveränderbaren Zylinderraum 31. Dementsprechend gibt es ebenso viele Arbeitskolben 32 und Zylinderräume 31 wie Zylinderbohrungen 31.
Im Gehäuse 10 ist eine Schwenkwiege 60 nicht rotierbar angeordnet. Die Schwenkwiege 60 ist durch eine nicht dargestellte Lagerung schwenkbar gelagert, so dass sie mit Hilfe mindestens einer, vorzugsweise jedoch zwei nicht dargestellten Verstellereinheiten gegenüber der Triebwelle 40 in einen Verstellwinkel D größer oder kleiner 90° gebracht werden kann. Beträgt der Verstellwinkel D genau 90°, dann befindet sich die Axialkolbenmaschine 100 im Leerlauf.
Auf der Schwenkwiege 60 können Gleitschuhe 62 abgleiten, in denen die Arbeitskolben 32 durch ein Kugelgelenk gelagert sind; d.h. die Anzahl der Gleitschuhe 62 ist gleich der Anzahl der Arbeitskolben 32. Die Gleitschuhe 62 werden über eine nicht dargestellte Vorrichtung auf der Schwenkwiege 60 niedergehalten, so dass es zu einer ständigen Übertragung von Druckkräften zwischen Schwenkwiege 60 und Arbeitskolben 32 kommt.
Zwischen der rotierbaren Kolbentrommel 30 und der Anschlussplatte 20 ist eine Verteilerplatte 70 angeordnet und fest mit der Anschlussplatte 20 verbunden, so dass die Kolbentrommel mit einer Stirnfläche auf der Verteilerplatte 70 rotiert bzw. auf einem dynamischen Schmierfilm, der im Betrieb zwischen den beiden Bauteilen ausgebildet wird. In der Verteilerplatte 70 ist eine Füllbohrung 75 ausgebildet, die hydraulisch mit einer in der Anschlußplatte 20 ausgebildeten hydraulischen Verbindung 22 verbunden ist, wobei die hydraulische Verbindung 22 in einen Vorkompressionsraum 50 mündet. Die hydraulische Verbindung 22 ist in der skizzierten Ausführung als Verbindungsbohrung, bzw. Durchgangsbohrung gestaltet. Die hydraulische Verbindung 22 kann alternativ und je nach geometrischer Ausführung des Vorkompressionsraumes 50 auch durch andere Fertigungsverfahren hergestellt werden, zum Beispiel Gießen.
Der Vorkompressionsraum 50 ist durch einen Hohlraum 120 innerhalb der Anschlußplatte 20 ausgebildet und der Hohlraum 120 ist durch die Anschlußplatte 20 und ein Verschlussmittel 90 gebildet, wobei das Verschlussmittel 90 zwischen der Anschlußplatte 20 und dem Gehäuseinnenraum 15 angeordnet ist.
Das Verschlussmittel 90 ist durch eine Schraube ausgeführt und diese weist eine Kontaktfläche 150 zur Anschlußplatte 20 auf. Die Kontaktfläche 150 bildet sich aus einer in den Gehäuseinnenraum 15 zeigende Oberfläche 220 der Anschlußplatte 20 und einer Auflagefläche 190 des Schraubenkopfes auf der Oberfläche 220 der Anschlußplatte 20. Im eingeschraubten Zustand bildet sich der Kontakt aus.
Eine im Vorkompressionsraum 50 ausgebildete Oberfläche 250 ist durch ein Fräsverfahren bearbeitet und weist ein Innengewinde zur Aufnahme der Schraube auf.
Die Anzahl und die Größe der Vorkompressionsräume 50 sind abhängig von der jeweiligen Anwendung und vom zur Verfügung stehenden Bauraum im Gehäuse 10 und in der Anschlußplatte 20.
In der Verteilerplatte 70 sind weiterhin mindestens eine Niederdruckniere 71 und mindestens eine Hochdruckniere 72 ausgebildet. Diese sind mit einer Saugniere 81 bzw. mit einer Druckniere 82 verbunden, die beide in der Anschlussplatte 20 ausgebildet sind. Die Saugniere 81 mündet in eine nicht dargestellte Niederdruckbohrung und die Druckniere 82 in eine nicht dargestellte Hochdruckbohrung, die ebenfalls beide in der Anschlussplatte 20 ausgebildet sind. An dem der Verteilerplatte 70 gegenüberliegendem Ende weist die Anschlußplatte 20 einen nicht dargestellten Niederdruckanschluss und einen nicht dargestellten Hochdruckanschluss auf. Der Niederdruckanschluss verbindet die Niederdruckbohrung mit einem nicht dargestellten Niederdruckspeicher und der Hochdruckanschluss verbindet die Hochdruckbohrung mit einem nicht dargestellten Hochdruckspeicher.
Somit werden in Abhängigkeit der Drehwinkelstellung der Triebwelle 40 verschiedene hydraulische Verbindungen eines Zylinderraums 31 angesteuert:
In einer ersten Drehwinkelstellung der Triebwelle 40 ist eine erste hydraulische Verbindung vom Zylinderraum 31 über die Füllbohrung 75, und die Verbindungsbohrung 22 in den Vorkompressionsraum 50 geöffnet, insbesondere dem Niederdruck-Vorkompressionsraum.
Anschließend ist in einer zweiten Drehwinkelstellung der Triebwelle 40 eine zweite hydraulische Verbindung vom Zylinderraum 31 über die mindestens eine Niederdruckniere 71 zur Niederdruckbohrung und damit zum Niederdruckspeicher geöffnet, wobei gleichzeitig die erste hydraulische Verbindung zum Niederdruck- Vorkompressionsraum besteht. Anschließend ist in einer dritten Drehwinkelstellung der Triebwelle 40 die zweite hydraulische Verbindung alleine geöffnet.
Bevor der Zylinderraum 31 eine hydraulische Verbindung mit der Hochdruckniere 72 herstellt, ist in einer vierten Drehwinkelstellung der Triebwelle 40 eine dritte hydraulische Verbindung vom Zylinderraum 31 über die Füllbohrung 75, und die Verbindungsbohrung 22 in den Vorkompressionsraum 50, insbesondere den Hochdruck- Vorkompressionsraum geöffnet.
Anschließend ist in einer fünften Drehwinkelstellung der Triebwelle 40 eine vierte hydraulische Verbindung vom Zylinderraum 31 über die mindestens eine Hochdruckniere 72 zur Hochdruckbohrung und damit zum Hochdruckspeicher geöffnet, wobei gleichzeitig die dritte hydraulische Verbindung zum Hochdruck- Vorkompressionsraum besteht.
Anschließend ist in einer sechsten Drehwinkelstellung der Triebwelle 40 die vierte hydraulische Verbindung vom Zylinderraum 31 über die mindestens eine Hochdruckniere 72 zur Hochdruckbohrung und damit zum Hochdruckspeicher alleine geöffnet.
Im Betrieb wird Arbeitsfluid von den Arbeitskolben 32, die auf dem Weg von einer oberen zu einer unteren Totpunktstellung und mit dem Niederdruckspeicher verbunden sind, über die zweite hydraulische Verbindung angesaugt und anschließend mittels der rotierenden Kolbentrommel 40 von der unteren in die obere Totpunktstellung bewegt und dabei im sich verkleinernden Zylinderraum 31 verdichtet, indem die Gleitschuhe 62 auf einer Kreisbahn der Schwenkwiege 60 abgleiten und dabei die Arbeitskolben 32 auf ihrem Weg vom unteren zum oberen Totpunkt in die Zylinderbohrungen 31 drücken und die Zylinderräume 31 dadurch verkleinern. In diesem Bereich werden die Zylinderräume 31 mit dem Hochdruckspeicher über die dritte hydraulische Verbindung verbunden, und so das Arbeitsfluid dem Hochdruckspeicher zugeführt.
Die kritische Drehwinkelstellung ist folgende:
Wenn ein Zylinderraum 31, der unter Niederdruck steht, aufgrund der Rotation der Kolbentrommel 30 beginnt über die Hochdruckniere 72 zu laufen und so mit dem Hochdruckspeicher verbunden wird, kommt es zu einer„schlagartigen", nahezu
ungedrosselten Befüllung des Zylinderraums 31 mit unter Hochdruck stehendem Fluid. Dieser Übergang ist sowohl festigkeits- als auch geräuschkritisch. Diese kritische Drehwinkelstellung wird durch den Einsatz eines Vorkompressionsvo- lumens im Vorkompressionsraum 50 entschärft:
Beim Übergang vom Niederdruck- in den Hochdruckbereich wird ein Vorkompressionsraum 50 hydraulisch so angeschlossen, dass es mit dem Zylinderraum 31 über die erste hydraulische Verbindung verbunden wird, sobald der Zylinderraum 31 gerade nicht mehr über die zweite hydraulische Verbindung mit dem Niederdruckspeicher verbunden ist; andernfalls käme es zu einem„Kurzschluss" zwischen Niederdruckspeicher und Vorkompressionsraum 50. In dieser Stellung ist die dritte hydraulische Verbindung noch geschlossen. Durch die Drosselfunktion innerhalb der ersten hydraulischen Verbindung wird der Zylinderraum 31 vergleichsweise langsam unter Hochdruck gesetzt. Bei weiterer Drehbewegung der Kolbentrommel 30 wird die dritte hydraulische Verbindung zwischen Zylinderraum 31 und Hochdruckspeicher geöffnet; Arbeitsfluid wird aufgrund des sich verkleinernden Zylinderraums 31 in den Hochdruckspeicher gedrückt. Gleichzeitig ist die erste hydraulische Verbindung noch geöffnet, so dass der gegenüber dem Hochdruckspeicher entspannte Vorkompressionsraum 50 wieder befüllt wird.
Die Anordnung des mindestens einen Vorkompressionsraumes 50 in der Anschlußplatte 20 hat gegenüber einer Anordnung außerhalb des Gehäuses 10 beispielsweise eine bauraumsparende Anordnung und das NVH (Noise Vibration Harshness) Verhalten und die Schallabstrahlung werden verbessert.

Claims

Patentansprüche
1. Axialkolbenmaschine (100) für den Pumpen- und/oder Motorbetrieb mit einem Gehäuse (10), einer mit dem Gehäuse (10) verbundenen Anschlußplatte (20) und einer im Gehäuseinnenraum (15) auf einer rotierbaren Triebwelle (40) angeordneten Kolbentrommel (30), wobei in der Kolbentrommel (30) mindestens eine Zylinderbohrung (31) ausgebildet ist, in der ein Arbeitskolben (32) längsverschiebbar angeordnet ist und dadurch mit der Zylinderbohrung (31) einen volumenveränderbaren Zylinderraum (31) begrenzt, wobei der Zylinderraum (31) über mindestens eine hydraulische Verbindung (22) mit mindestens einem Vorkompressionsraum (50) verbindbar ist, wobei der mindestens eine Vorkompressionsraum (50) durch einen Hohlraum (120) innerhalb der Anschlußplatte (20) ausgebildet und der Hohlraum (120) durch die Anschlußplatte (20) und ein Verschlussmittel (90) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verschlussmittel (90) zwischen der Anschlußplatte (20) und dem
Gehäuseinnenraum (15) angeordnet ist.
2. Axialkolbenmaschine (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verschlussmittel (90) und die Anschlußplatte (20) eine Kontaktfläche (150) zueinander aufweisen.
3. Axialkolbenmaschine (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verschlussmittel (90) und die Anschlußplatte (20) direkt in Kontakt stehen.
4. Axialkolbenmaschine (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verschlussmittel (90) eine Schraube ist.
5. Axialkolbenmaschine (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
in der Anschlußplatte (20) pro Vorkompressionsraum (50) eine hydraulische Verbindung (22) zu einer Verteilerplatte (70) ausgebildet ist.
6. Axialkolbenmaschine (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Vorkompressionsraum (50) ein Vorkompressionsvolumen zur Reduzierung einer hydraulischen Pulsation der Axialkolbenmaschine (100) bildet.
PCT/EP2015/072414 2014-11-18 2015-09-29 Axialkolbenmaschine WO2016078812A1 (de)

Priority Applications (2)

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