DE19957568B4

DE19957568B4 - Anordnung mit einem Schwungrad und einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine

Info

Publication number: DE19957568B4
Application number: DE1999157568
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Forster Franz
Original assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2019-12-01
Also published as: DE19957568A1

Abstract

Anordnung mit einem an der Kurbelwelle (3) einer Brennkraftmaschine befestigten Schwungrad (1) und einer dazu benachbarten hydrostatischen Axialkolbenmaschine (4) in Schrägscheibenbauweise, die mit dem Schwungrad (1) verbunden ist, wobei innerhalb der Axialkolbenmaschine (4) eine mit einem Drehmomentübertragungsmittel (9b) verbundene Dämpfungsvorrichtung (11) angeordnet ist, wobei das Drehmomentübertragungsmittel (9b) ein Drehmoment von dem Schwungrad (1) auf einen Zylinderblock (7) der Axialkolbenmaschine (4) überträgt, und in dem Zylinderblock (7) der Axialkolbenmaschine (4) mehrere Bohrungen (15) mit darin längsverschiebbaren Kolben (16) angeordnet sind, wobei die Kolben (16) jeweils mittels eines Gleitschuhes (17) auf der Schrägscheibe (6) abgestützt sind, wobei jeweils der Gleitschuh (17) mit dem Kolben (16) durch ein Gleitschuhgelenk (17b), insbesondere durch ein Kugelgelenk verbunden ist und wobei die Mittelpunkte der Gleitschuhgelenke (17b) in einer Ebene (E) angeordnet sind, deren Schnittpunkt (S) mit der Rotationsachse (R) des Zylinderblocks (7) sich in einer die Kolbenaustrittsöffnungen enthaltenden Stirnfläche (A) des Zylinderblocks (7) oder in dem sich an diese Stirnfläche (A) anschließenden, in Richtung zum Steuerspiegel (B) erstreckenden Bereich des Zylinderblocks (7) befindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine befestigten Schwungrad und einer dazu benachbarten hydrostatischen Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise, die mit dem Schwungrad gekoppelt ist.
Eine derartige Anordnung ist aus der DE 32 38 362 A1 bekannt. Die dort verwendete Axialkolbenmaschine weist eine auf Biegung und Torsion beanspruchte, in einem Gehäuse beidseitig gelagerte Maschinenwelle auf, die elastisch mit dem Schwungrad einer Brennkraftmaschine verbunden ist. Mit einer axial zwischen dem Schwungrad und der Axialkolbenmaschine angeordneten und möglichst dünnwandig ausgeführten Kupplungsscheibe, die auf der aus dem Gehäuse der Axialkolbenmaschine herausragenden Maschinenwelle der Axialkolbenmaschine sitzt, sind mehrere axiale Zapfen verbunden, die in elastische Kupplungshülsen eintauchen, welche in Bohrungen des Schwungrads angeordnet sind. Durch diese elastische Kupplung können Längenabweichungen und Fluchtungsfehler ausgeglichen werden. Darüber hinaus wird auch die Übertragung von Schwingungen des Schwungrads auf die Maschinenwelle der Axialkolbenmaschine reduziert. Von der Brennkraftmaschine erzeugte Geräusche, die sich als Körperschall durch die Kurbelwelle fortplanzen, werden daher in verringertem Maße auf die Axialkolbenmaschine übertragen.
Die seit neuestem zum Einsatz kommenden Brennkraftmaschinen sind mittlerweile sehr leise, so daß auch hinsichtlich der davon angetriebenen hydraulischen Maschinen ein möglichst geringes Geräuschniveau angestrebt wird. Unabhängig davon besteht das Bedürfnis, platzsparend zu bauen, um beispielsweise den Quereinbau der beschriebenen Anordnung in Arbeitsmaschinen zu ermöglichen bzw. nicht unnötig zu erschweren.
Aus der DE 32 12 429 A1 ist eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise bekannt, bei der zur Geräuschdämpfung ein Stator der Axialkolbenmaschine, in dem die rotierende Zylindertrommel angeordnet ist und an dem ein als Verteiler dienender Steuerboden sowie eine Schrägscheibenaufnahme für die Schrägscheibe angeordnet ist, über Dämpfungsringe in einem den Stator umgebenden kuppenartigen Gehäuse befestigt ist.
Die DE 34 20 529 A1 offenbart eine als Verbrennungsmotor oder hydrostatische Maschine ausgebildete Axialkolbenmaschine mit verstellbarem Hub der Kolben, bei der eine Taumelscheibe, an der die Kolben befestigt sind, an einer längsverschiebbaren Gabel abgestützt ist. Die Gabel ist zur Längsverstellung mit Druckmittel in einem Druckraum beaufschlagbar, der an eine Druckleitung einer Schmier- und Regelpumpe angeschlossen ist und an eine Ableitung angeschlossen ist. In der Druckleitung sowie der Ableitung ist jeweils einer Drossel angeordnet, um die Schwingungen der längsverschiebbaren Gabel zu dämpfen.
Aus der DE 42 06 086 A1 ist ein von einem Motor angetriebenes Planetengetriebe bekannt, das wahlweise mit einem Nabenantrieb oder einem Wellenabtrieb versehen werden kann. Die Befestigung des Nabenantriebs bzw. Wellenabtriebs kann starr oder elastische erfolgen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art mit kurzen Abmessungen in axialer Richtung und guter Geräuschdämpfung zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung mit einem an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine befestigten Schwungrad und einer dazu benachbarten hydrostatischen Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise, die mit dem Schwungrad verbunden ist, wobei innerhalb der Axialkolbenmaschine eine mit einem Drehmomentübertragungsmittel verbundene Dämpfungsvorrichtung angeordnet ist, wobei das Drehmomentübertragungsmittel ein Drehmoment von dem Schwungrad auf einen Zylinderblock der Axialkolbenmaschine überträgt, und in dem Zylinderblock der Axialkolbenmaschine mehrere Bohrungen mit darin längsverschiebbaren Kolben angeordnet sind, wobei die Kolben jeweils mittels eines Gleitschuhes auf der Schrägscheibe abgestützt sind, wobei jeweils der Gleitschuh mit dem Kolben durch ein Gleitschuhgelenk, insbesondere durch ein Kugelgelenk verbunden ist und wobei die Mittelpunkte der Gleitschuhgelenke in einer Ebene angeordnet sind, deren Schnittpunkt mit der Rotationsachse des Zylinderblocks sich in einer die Kolbenaustrittsöffnungen enthaltenden Stirnfläche des Zylinderblocks oder in dem sich an diese Stirnfläche anschließenden, in Richtung zum Steuerspiegel erstreckenden Bereich des Zylinderblocks befindet. Die im bekannten Stand der Technik axial zwischen Schwungrad und Axialkolbenmaschine angeordnete elastische Kupplung kann daher entfallen. Die Axialkolbenmaschine kann durch den freiwerdenden Bauraum näher an das Schwungrad herangerückt werden, wodurch in axialer Richtung weniger Platz benötigt wird. Die innerhalb der Axialkolbenmaschine angeordnete Dämpfungsvorrichtung wird dabei in den bereits vorhandenen Bauraum integriert. Da sich bei der Axialkolbenmaschine der Schnittpunkt der die Mittelpunkte der Gleitschuhgelenke enthaltenen Ebene mit der Rotationsachse des Zylinderblocks axial innerhalb der eigentlichen Zylindertrommel oder auf deren schrägscheibenseitigen Außenrand befindet, wird der Zylinderblock – im Gegensatz zu den indirekten Zylinderblock-Lagerungen des Standes der Technik (mittels zylinderblockverlängerndem Kragen) im Bereich der Axialerstreckung der Bohrungen direkt gelagert (Gleitlager oder Wälzlager, die als Radiallager ausgebildet sind). Die Axialkolbenmaschine und damit die erfindungsgemäße Anordnung aus Schwungrad und Axialkolbenmaschine bzw. Schwungrad, Getriebe und Axialkolbenmaschine können dabei in axialer Richtung sehr kurz ausgeführt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch eine Anordnung mit einem an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine befestigten Schwungrad und einer dazu benachbarten hydrostatischen Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise, die mit dem Schwungrad verbunden ist, wobei ein Getriebe zwischen das Schwungrad und die Axialkolbenmaschine geschaltet ist, wobei in dem Getriebe eine Dämpfungsvorrichtung angeordnet ist und in einem Zylinderblock der Axialkolbenmaschine mehrere Bohrungen mit darin längsverschiebbaren Kolben angeordnet sind, wobei die Kolben jeweils mittels eines Gleitschuhes auf der Schrägscheibe abgestützt sind, wobei jeweils der Gleitschuh mit dem Kolben durch ein Gleitschuhgelenk, insbesondere durch ein Kugelgelenk verbunden ist und wobei die Mittelpunkte der Gleitschuhgelenke in einer Ebene angeordnet sind, deren Schnittpunkt mit der Rotationsachse des Zylinderblocks sich in einer die Kolbenaustrittsöffnungen enthaltenden Stirnfläche des Zylinderblocks oder in dem sich an diese Stirnfläche anschließenden, in Richtung zum Steuerspiegel erstreckenden Bereich des Zylinderblocks befindet. Dabei wird zwar kein Platz gespart, allerdings kann durch das Getriebe die Betriebsdrehzahl der Axialkolbenmaschine herabgesetzt und dadurch das Geräuschniveau erheblich abgesenkt werden. Darüber hinaus bewirkt die Drehzahlreduzierung auch eine Verringerung der hydraulischen Verluste. Durch die Anordnung der Dämpfungsvorrichtung in dem Getriebe kann ohne zusätzlichen Platzbedarf das Geräuschniveau noch weiter abgesenkt werden. Diese Dämpfungsvorrichtung kann alternativ oder zusätzlich zur Dämpfungsvorrichtung in der Axialkolbenmaschine vorgesehen werden.
Zweckmäßigerweise ist das Getriebe axial zwischen dem Schwungrad und der Axialkolbenmaschine angeordnet.
Es erweist sich als günstig, wenn die Axialkolbenmaschine einen Drehmomentstab aufweist, der an seinem einen Ende unter Zwischenschaltung der Dämpfungsvorrichtung mit dem Zylinderblock in Wirkverbindung steht und an seinem anderen Ende mit dem Schwungrad oder einem mit dem Schwungrad verbundenen Bauelement gekoppelt ist. Dadurch entfallen die aus dem Stand der Technik bekannten Lagerstellen für die Lagerung der normalerweise auf Biegung und Torsion beanspruchten Maschinenwelle. Dies verringert den Platzaufwand in axialer Richtung. Da ein Drehmomentstab nicht auf Biegung beansprucht wird, können auch die Abmessungen des Zylinderblocks in radialer Richtung reduziert oder bei gleichbleibenden Abmessungen im Durchmesser vergrößerte Bohrungen und Kolben im Zylinderblock vorgesehen werden
Es ist ferner von Vorteil, wenn das Getriebe als Planetengetriebe ausgebildet ist, wobei eine Getriebeeingangswelle unter Zwischenschaltung der Dämpfungsvorrichtung mit einem Sonnenrad verbunden ist. Dadurch wird einerseits eine sehr kompakte Bauweise erzielt, andererseits wird auch das Getriebe von Schwingungen entkoppelt und damit als Geräuschquelle ausgeschaltet.
Zweckmäßigerweise ist das Planetengetriebe einstufig ausgebildet und weist ein mit dem Drehmomentstab verbundenes Hohlrad auf.
Da bei der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem querkraftfreien Drehmomentstab der Zylinderblock nicht auf dem Drehmomentstab gelagert werden kann, erweist es sich als günstig, wenn der Zylinderblock außengelagert ist. Sofern der Zylinderblock mittels einer eine Axialbewegung des Zylinderblocks ermöglichenden Lagerung, insbesondere einer Rollenlagerung, gelagert ist, wird mit einfachen Mitteln eine Nachstellbarkeit des Zylinderblocks in Richtung zum Steuerspiegel erzielt.
Um die Abmessungen in axialer Richtung weiter zu verkürzen, erstreckt sich die Axialkolbenmaschine und/oder das Getriebe mit Vorteil in eine Ausnehmung des Schwungrads hinein.
Sofern die Axialkolbenmaschine eine auf der schwungradnahen Seite angeordnete Schrägscheibe aufweist, ergibt sich eine bestimmte Mindestbaulänge des Drehmomentstabs. Dabei wird bereits durch die Drehelastizität des Drehmomentstabs eine Schwingungs- und damit Geräuschdämpfung erzielt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Mittelpunkte aller Gleitschuhgelenke innerhalb der Axialerstreckung der Bohrungen im Zylinderblock angeordnet. Dadurch greifen die Kolbenquerkräfte – im Gegensatz zu den Axialkolbenmaschinen in Schrägscheibenbauweise des Standes der Technik – nicht an den freien Kolbenenden an, sondern werden innerhalb der Axialerstreckung der Bohrungen im Zylinderblock aufgenommen. Die Kolben werden folglich nicht mehr auf Biegung beansprucht und die Flächenpressung in den Bohrungen wird drastisch herabgesetzt. Darüber hinaus können die Kolben erheblich kürzer ausgeführt werden, was den Bauraum weiter verringert. Die Führungslänge der Kolben in den Bohrungen des Zylinderblocks kann gegenüber der bisher üblichen Abmessung (entsprechend dem etwa 1,5- bis 2,5-fachem Kolbendurchmesser) bis auf ein Maß verkürzt werden, das zur Abdichtung der Bohrungen ausreichend ist. Die Abmessung einer solchen Axialkolbenmaschine in axialer Richtung ist daher im Verhältnis zum Hubvolumen sehr gering. Dadurch ergeben sich insgesamt geringe Abmessungen der erfindungsgemäßen Anordnung in axialer Richtung.
Schließlich wird auch die Masse der Kolben deutlich herabgesetzt. Dadurch werden die Trägheitskräfte verringert. Dies äußert sich beispielsweise in einer Entlastung der Kolbenrückzugseinrichtung beim Betrieb der Axialkolbenmaschine als selbstansaugende Pumpe. Die während der Rotation des Zylinderblocks wirksamen Fliehkräfte sind reduziert.
Um die Mittelpunkte aller Gleitschuhgelenke innerhalb der Axialerstreckung der Bohrungen im Zylinderblock anzuordnen, gibt es mehrere Möglichkeiten: So kann beispielsweise der maximale Verstellwinkel der Schrägscheibe so weit vermindert werden, daß die Kolben vollständig in die Bohrungen eintauchen. Mit Hilfe von vergrößerten Kolbendurchmessern und entsprechend vergrößerten Saugquerschnitten kann im letztgenannten Fall zumindest teilweise eine Reduzierung der Förder- bzw. Schluckmenge der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine kompensiert werden. Dabei entsteht dann eine kurzhubige Maschine, was den Vorteil einer geringen Kolbengeschwindigkeit mit sich bringt.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Gleitschuhgelenke in den Kolben angeordnet und ist jedes Gleitschuhgelenk durch eine Pleuelstange mit dem zugeordneten Gleitschuh verbunden. Durch eine entsprechend angepaßte Länge der Pleuelstangen kann bei unverändert großem Verstellwinkel der Schrägscheibe ein vollständiges Eintauchen der Kolben in die zugeordneten Bohrungen erreicht werden.
Um eine aus dem Vorhandensein der Pleuelstangen resultierende Massenerhöhung der Gleitschuhanordnungen zu vermeiden oder zumindest teilweise zu kompensieren, erweist es sich als günstig, wenn die Gleitschuhe und/oder die Pleuelstangen und/oder die Gleitschuhgelenke zumindest teilweise aus einer Leichtmetall-Legierung bestehen. Eine Massenerhöhung der Gleitschuhanordnung kann unter Umständen jedoch in solchen Fällen akzeptiert werden, in denen die Gleitschuhe mit den oben beschriebenen kurzen und daher leichten Kolben kombiniert werden.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß Mittel zum Verstellen der Schrägscheibe vorgesehen sind, die mindestens einen Stellzylinder und mindestens einen darin längsverschiebbaren, mit der Schrägscheibe in Wirkverbindung stehenden Stellkolben umfassen, wobei die Mittel zum Verstellen der Schrägscheibe schräg zur Rotationsachse der Axialkolbenmaschine angeordnet sind. Es ergibt sich daher trotz Verstellbarkeit der Axialkolbenmaschine eine platzsparende Bauweise.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Axialkolbenmaschine ein Gehäuse aufweist, das auf seiner schwungradnahen Seite mit einem als Schrägscheibenaufnahme ausgebildeten Abschlußdeckel versehen ist.
Es erweist sich darüber hinaus eine Weiterbildung der Erfindung als vorteilhaft, bei der das Gehäuse und/oder der Abschlußdeckel der Axialkolbenmaschine mit einem Flansch verbunden ist, der als stirnseitiger Deckel eines Schwungradgehäuses ausgebildet ist. Es ist auch möglich, daß der Flansch (Deckel des Schwungradgehäuses) einstückig mit dem Gehäuse und/oder dem Abschlußdeckel der Axialkolbenmaschine ausgebildet ist.
Sofern zwischen der Axialkolbenmaschine und dem Schwungrad ein Getriebe angeordnet ist, weist dieses mit Vorteil ein Gehäuse auf, das mit einem Flansch verbunden ist, der als stirnseitiger Deckel eines Schwungradgehäuses ausgebildet ist. Auch hier ist prinzipiell eine einstückige Ausbildung von Getriebegehäuse und Schwungradgehäuse-Deckel möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse der Axialkolbenmaschine am schwungradfernen Ende eine verschließbare Ausnehmung in einem Gehäuseboden auf. Durch die Ausnehmung kann ein Durchtrieb zu einer weiteren Maschine geschaffen werden.
Besonders platzsparend ist es, wenn in der Ausnehmung des Gehäusebodens eine Zusatzmaschine, insbesondere eine Hilfspumpe, angeordnet ist. Im vorhandenen Bauraum kann somit eine zweite hydraulische Maschine untergebracht werden, für die kein zusätzlicher Platz benötigt wird.
Sofern die Zusatzmaschine (Hilfspumpe) unter Zwischenschaltung der Dämpfungsvorrichtung mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes und/oder der Getriebewelle gekoppelt ist, nimmt sie an der Drehzahlreduzierung durch das Getriebe nicht teil und kann mit größerer Drehzahl (Schnelläufer) als die Axialkolbenmaschine betrieben werden. Dabei ist sie durch die im Getriebe vorgesehene Dämpfungsvorrichtung von Schwingungen entkoppelt.
Gleiche Drehzahlen von Axialkolbenmaschine und Zusatzmaschine sind erreichbar, wenn die Zusatzmaschine mit dem Zylinderblock und/oder dem Drehmomentstab gekoppelt ist. Bei Einsatz eines der Axialkolbenmaschine vorgeschalteten Getriebes können dann sowohl die Axialkolbenmaschine als auch die Zusatzmaschine als drehzahlreduzierte Maschinen (Langsamläufer) betrieben werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist prinzipiell überall dort verwendbar, wo eine Axialkolbenmaschine in Verbindung mit einem Schwungrad eingesetzt werden soll, ungünstige Platzverhältnisse herrschen und eine Schwingungsdämpfung erzielt werden soll. In einer bevorzugten Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung ist das Schwungrad an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine befestigt. In diesem Fall kann die Axialkolbenmaschine beispielsweise als Fahrpumpe eines hydrostatischen Fahrantriebs verwendet werden.
Die insbesondere in axialer Richtung kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Anordnung erlaubt den Einsatz der Brennkraftmaschine auch in beengter Umgebung, beispielsweise beim Quereinbau in einer Arbeitsmaschine mit hydrostatischem Fahrantrieb.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt
1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Axialkolbenmaschine mit Hilfspumpe,
2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Axialkolbenmaschine mit vorgeschaltetem Getriebe,
3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Axialkolbenmaschine mit vorgeschaltetem Getriebe und Hilfspumpe und
4 eine Variante der Anordnung gemäß 3.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist in den vorliegenden Ausführungsbeispielen zum Anbau an eine in der Figur nicht dargestellte Brennkraftmaschine vorgesehen. Hierbei ist ein Schwungrad 1, das sich in einem Schwungradgehäuse 2 befindet, mit einer Kurbelwelle 3 der Brennkraftmaschine drehsynchron verbunden. Eine Axialkolbenmaschine 4 in Schrägscheibenbauweise, die ein Gehäuse 5 aufweist, ist zum Schwungrad 1 benachbart und erstreckt sich in eine Ausnehmung 1a des Schwungrads 1 hinein. Das topfförmige Gehäuse 5 der Axialkolbenmaschine 4 ist im schwungradnahen Bereich durch einen als Schrägscheibenaufnahme ausgebildeten Abschlußdeckel 5a verschlossen. Der Abschlußdeckel 5a ist mit einem Flansch 5b verbunden (verschraubt oder einstückig daran gebildet), der als stirnseitiger Deckel des Schwungradgehäuses 2 dient. Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Hub-/Schluckvolumen verstellbare Axialkolbenmaschine 4 weist einen Steuerspiegel B auf, der schwungradfern angeordnet ist, während eine Schrägscheibe 6 der Axialkolbenmaschine 4 schwungradnah angeordnet ist.
Ein Zylinderblock 7 der Axialkolbenmaschine 4 ist mittels einer Rollenlagerung 8 (die Rollenlagerung ermöglicht eine axiale Nachstellbarkeit des Zylinderblocks 7) im Gehäuse 5 außengelagert. Ein – querkraftfreier – zentrischer Drehmomentstab 9 weist an seinem schwungradseitigen Ende Drehmomentübertragungsmittel 9a auf, beispielsweise eine Keilverzahnung, mit deren Hilfe eine drehsynchrone Verbindung zu einer mit der Kurbelwelle 3 der Brennkraftmaschine und dem Schwungrad 1 gekoppelten Mitnehmerbuchse 10 hergestellt ist.
Am zylinderblockseitigen Ende des Drehmomentstabes sind ebenfalls Drehmomentübertragungsmittel 9b vorgesehen, die mit einer Dämpfungsvorrichtung 11 verbunden sind.
Die Drehmomentübertragungsmittel 9a und 9b ermöglichen einen Ausgleich von Maßabweichungen (Längenausgleich) in axialer Richtung. Darüber hinaus kann der Drehmomentstab 9 in bestimmten Grenzen auch Fluchtungsfehler ausgleichen. Durch die Dämpfungsvorrichtung 11, die beispielsweise aus einem Elastomer bestehen kann, wird die Übertragung von Schwingungen und somit von Geräuschen, die durch die Brennkraftmaschine erzeugt und von der Kurbelwelle 3 als Körperschall weitergeleitet werden, auf die Axialkolbenmaschine 4 wirksam unterbunden.
Der Drehmomentstab 9 ist an seinem schwungradfernen Ende durch Druckmittel benetzbar, so daß eine ausreichende Schmierung im Bereich der Drehmomentübertragung zwischen dem Drehmomentstab 9 und der Mitnehmerbuchse 10 gewährleistet ist. Die Mitnehmerbuchse 10 ist gegenüber der Kurbelwelle 3 der Brennkraftmaschine und gegenüber dem Abschlußdeckel 5a abgedichtet, so daß kein Druckmittel aus der erfindungsgemäßen Anordnung austreten kann.
Die Axialkolbenmaschine weist zur Verstellung der Schrägscheibe 6 Stellzylinder 12 mit darin längsverschiebbaren, mit der Schrägscheibe 6 in Wirkverbindung stehenden Stellkolben 13 auf (in den Figuren ist allerdings lediglich einer von zwei einfachwirkenden Stellzylindern dargestellt; der zweite Stellzylinder ist in Bezug auf die Rotationsachse R der Axialkolbenmaschine symmetrisch zum dargestellten Stellzylinder angeordnet). Die Stellzylinder 12 und Stellkolben 13 sind auf platzsparende Weise schräg zur Rotationsachse R angeordnet.
An dem Gehäuse 5 der Axialkolbenmaschine 4 ist ein Gehäuseboden 5c gebildet, in dem sich eine verschließbare Ausnehmung 14 befindet. Durch die verschließbare Ausnehmung 14 des Gehäusebodens 5c kann gegebenenfalls ein Durchtrieb auf eine weitere Maschine erfolgen, die dann ebenfalls von der Brennkraftmaschine angetrieben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in der Ausnehmung 14 im Gehäuseboden 5c eine Zusatzmaschine, nämlich eine Hilfspumpe H angeordnet. Diese Anordnung beansprucht somit nicht mehr Platz als eine Axialkolbenmaschine ohne Hilfspumpe.
Der Zylinderblock 7 weist Bohrungen 15 mit darin längsbeweglichen Kolben 16 auf. Die Kolben 16 sind jeweils mittels eines Gleitschuhes 17 auf der Schrägscheibe 6 abgestützt. Jeder Gleitschuh 17 ist mittels einer Pleuelstange 17a mit einem als Kugelgelenk ausgebildeten Gleitschuhgelenk 17b im Kolben 16 verbunden. Die Mittelpunkte der Gleitschuhgelenke 17b sind in einer gemeinsamen Ebene E angeordnet, die einen Schnittpunkt S mit der Rotationsachse R des Zylinderblocks 7 aufweist.
Dieser Schnittpunkt S befindet sich zwischen einer Stirnfläche A des Zylinderblocks 7, in der die Bohrungen 15 schrägscheibenseitig münden (d. h. die Stirnfläche A enthält die Kolbenaustrittsöffnungen), und dem Steuerspiegel B der Axialkolbenmaschine 4. Von der Erfindung umfaßt ist auch eine Anordnung, bei der der Schnittpunkt S in der Stirnfläche A liegt, also auf dem schrägscheibenseitigen Außenrand des Zylinderblocks 7.
Der bei der Außenlagerung des Zylinderblocks einer Axialkolbenmaschine bei den meisten Axialkolbenmaschinen im Stand der Technik an sich erforderliche Kragen, der den Zylinderblock verlängert und damit die axialen Abmessungen der Axialkolbenmaschine bestimmt, wird bei der vorliegenden Axialkolbenmaschine nicht benötigt. Daraus resultiert eine verkürzte Bauweise der Axialkolbenmaschine und damit der erfindungsgemäßen Anordnung.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist auch eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung verwirklicht. Hierbei sind die Mittelpunkte aller Gleitschuhgelenke 17b innerhalb der Axialerstreckung der Bohrungen 15 im Zylinderblock 7 angeordnet. Die Kolbenquerkräfte greifen daher nicht an den freien Enden der Kolben 16 an, sondern werden innerhalb der Axialerstreckung der Bohrungen 15 im Zylinderblock 7 aufgenommen. Daraus resultiert die Möglichkeit, die Kolben 18 erheblich kürzer auszuführen, weil die Kolbenbiegung entfällt und die Flächenpressung in den Bohrungen 15 drastisch herabgesetzt ist. Die Führungslänge der Kolben 16 in den Bohrungen 15 des Zylinderblocks 7 kann bis auf ein Maß verkürzt werden, das zur Abdichtung der Bohrungen 15 ausreichend ist. Die Abmessung der Axialkolbenmaschine 4 in axialer Richtung ist daher im Verhältnis zum Hubvolumen sehr gering. Darüber hinaus ist die Masse der kurzen Kolben 16 im Vergleich zu herkömmlichen Kolben deutlich herabgesetzt, was die Trägheitskräfte verringert.
Um Massenvergrößerungen der rotierenden Gleitschuhanordnungen im Vergleich zu Anordnungen ohne Pleuelstangen zu vermeiden, können die Gleitschuhe 17 und/oder die Pleuelstangen 17a und/oder die Gleitschuhgelenke 17b zumindest teilweise aus einer Leichtmetall-Legierung bestehen.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist zwischen dem Schwungrad 1 und der Axialkolbenmaschine 4 ein als einstufiges Planetengetriebe ausgebildetes Getriebe 18 angeordnet, dessen Sonnenrad 19 unter Zwischenschaltung einer Dämpfungsvorrichtung 20 mit einer Getriebeeingangswelle 21 drehsynchron verbunden ist. Die Getriebeeingangswelle 21 ist mit der Kurbelwelle 3 bzw. dem Schwungrad 1 gekoppelt. Ein Steg 22 ist mit einem Gehäuse 23 des Getriebes 18 verbunden. Der als stirnseitiger Deckel des Schwungradgehäuses 2 dienende Flansch 5b ist in diesem Fall am Gehäuse 23 befestigt. Ein Hohlrad 24 des Getriebes 18 ist mittels eines an dem hohl ausgeführten Drehmomentstab 9 angeformten Mitnehmers 25 mit dem Zylinderblock 7 verbunden. Obwohl das Getriebe 18 zwischen das Schwungrad 1 und die Axialkolbenmaschine 4 geschaltet ist, ist es selbstverständlich auch möglich, das Getriebe dabei räumlich anders anzuordnen, nämlich schwungradfern, so daß sich bezüglich der Anordnung die Reihenfolge Schwungrad – Axialkolbenmaschine – Getriebe ergibt.
Die Kombination aus Getriebe 18 und Dämpfungsvorrichtung 20 ermöglicht bei einer äußerst kurzen Bauweise der erfindungsgemäßen Anordnung eine erhebliche Geräuschreduzierung, die durch eine Drehzahlherabsetzung und eine Schwingungsdämpfung erzielt wird.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 dadurch, daß – wie in 1 – eine Hilfspumpe H in der Ausnehmung 14 des Gehäusebodens 5c angeordnet ist. Diese ist allerdings nicht mit dem Zylinderblock 7 bzw. dem Drehmomentstab 9 verbunden, sondern mit einem Antriebsstab 26, der innerhalb des hohl ausgebildeten Drehmomentstabs 9 angeordnet und unter Zwischenschaltung der Dämpfungsvorrichtung 20 mit der Getriebewelle 21 gekoppelt ist. Die Hilfspumpe H weist deshalb dieselbe Drehzahl auf wie die Getriebewelle 21, während der Zylinderblock 7 durch das Planetengetriebe in seiner Drehzahl herabgesetzt wird.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist die Hilfspumpe H – analog zur Ausführung gemäß 1 – direkt durch den Zylinderblock 7 und damit durch den Drehmomentstab 9 angetrieben. Da der Zylinderblock 7 durch das Planetengetriebe mit reduzierter Drehzahl angetrieben wird, gilt dies auch für die Hilfspumpe H.

Claims

Anordnung mit einem an der Kurbelwelle (3) einer Brennkraftmaschine befestigten Schwungrad (1) und einer dazu benachbarten hydrostatischen Axialkolbenmaschine (4) in Schrägscheibenbauweise, die mit dem Schwungrad (1) verbunden ist, wobei innerhalb der Axialkolbenmaschine (4) eine mit einem Drehmomentübertragungsmittel (9b) verbundene Dämpfungsvorrichtung (11) angeordnet ist, wobei das Drehmomentübertragungsmittel (9b) ein Drehmoment von dem Schwungrad (1) auf einen Zylinderblock (7) der Axialkolbenmaschine (4) überträgt, und in dem Zylinderblock (7) der Axialkolbenmaschine (4) mehrere Bohrungen (15) mit darin längsverschiebbaren Kolben (16) angeordnet sind, wobei die Kolben (16) jeweils mittels eines Gleitschuhes (17) auf der Schrägscheibe (6) abgestützt sind, wobei jeweils der Gleitschuh (17) mit dem Kolben (16) durch ein Gleitschuhgelenk (17b), insbesondere durch ein Kugelgelenk verbunden ist und wobei die Mittelpunkte der Gleitschuhgelenke (17b) in einer Ebene (E) angeordnet sind, deren Schnittpunkt (S) mit der Rotationsachse (R) des Zylinderblocks (7) sich in einer die Kolbenaustrittsöffnungen enthaltenden Stirnfläche (A) des Zylinderblocks (7) oder in dem sich an diese Stirnfläche (A) anschließenden, in Richtung zum Steuerspiegel (B) erstreckenden Bereich des Zylinderblocks (7) befindet.
Anordnung mit einem an der Kurbelwelle (3) einer Brennkraftmaschine befestigten Schwungrad (1) und einer dazu benachbarten hydrostatischen Axialkolbenmaschine (4) in Schrägscheibenbauweise, die mit dem Schwungrad (1) verbunden ist, wobei ein Getriebe (18) zwischen das Schwungrad (1) und die Axialkolbenmaschine (4) geschaltet ist, wobei in dem Getriebe (18) eine Dämpfungsvorrichtung (20) angeordnet ist und in einem Zylinderblock (7) der Axialkolbenmaschine (4) mehrere Bohrungen (15) mit darin längsverschiebbaren Kolben (16) angeordnet sind, wobei die Kolben (16) jeweils mittels eines Gleitschuhes (17) auf der Schrägscheibe (6) abgestützt sind, wobei jeweils der Gleitschuh (17) mit dem Kolben (16) durch ein Gleitschuhgelenk (17b), insbesondere durch ein Kugelgelenk verbunden ist und wobei die Mittelpunkte der Gleitschuhgelenke (17b) in einer Ebene (E) angeordnet sind, deren Schnittpunkt (S) mit der Rotationsachse (R) des Zylinderblocks (7) sich in einer die Kolbenaustrittsöffnungen enthaltenden Stirnfläche (A) des Zylinderblocks (7) oder in dem sich an diese Stirnfläche (A) anschließenden, in Richtung zum Steuerspiegel (B) erstreckenden Bereich des Zylinderblocks (7) befindet.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (18) axial zwischen dem Schwungrad (1) und der Axialkolbenmaschine (4) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkolbenmaschine (4) einen Drehmomentstab (9) aufweist, der an seinem einen Ende unter Zwischenschaltung der Dämpfungsvorrichtung (11) mit dem Zylinderblock (7) in Wirkverbindung steht und an seinem anderen Ende mit dem Schwungrad (1) oder einem mit dem Schwungrad (1) verbundenen Bauelement, insbesondere einer Mitnehmerbuchse (10), gekoppelt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (18) als Planetengetriebe ausgebildet ist, wobei eine Getriebeeingangswelle (21) unter Zwischenschaltung der Dämpfungsvorrichtung (20) mit einem Sonnenrad (19 verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe einstufig ausgebildet ist und ein mit dem Drehmomentstab (9) verbundenes Hohlrad (24) aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderblock (7) außengelagert ist.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderblock (7) mittels einer eine Axialbewegung des Zylinderblocks (7) ermöglichenden Lagerung, insbesondere einer Rollenlagerung (8), gelagert ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Axialkolbenmaschine (4) und/oder das Getriebe (18) in eine Ausnehmung (1a) des Schwungrads (1) hinein erstreckt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkolbenmaschine (4) eine auf der schwungradnahen Seite angeordnete Schrägscheibe (6) aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte aller Gleitschuhgelenke (17b) innerhalb der Axialerstreckung der Bohrungen (15) im Zylinderblock (7) angeordnet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschuhgelenke (17b) in den Kolben (16) angeordnet sind und jedes Gleitschuhgelenk (17b) durch eine Pleuelstange (17a) mit dem zugeordneten Gleitschuh (17) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschuhe (17) und/oder die Pleuelstangen (17a) und/oder die Gleitschuhgelenke (17b) zumindest teilweise aus einer Leichtmetall-Legierung bestehen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Verstellen der Schrägscheibe (6) vorgesehen sind, die mindestens einen Stellzylinder (12) und mindestens einen darin längsverschiebbaren, mit der Schrägscheibe (6) in Wirkverbindung stehenden Stellkolben (13) umfassen, wobei die Mittel zum Verstellen der Schrägscheibe (6) schräg zur Rotationsachse (R) der Axialkolbenmaschine (4) angeordnet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkolbenmaschine (4) ein Gehäuse (5) aufweist, das auf seiner schwungradnahen Seite mit einem als Schrägscheibenaufnahme ausgebildeten Abschlußdeckel (5a) versehen ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) und/oder der Abschlußdeckel (5a) der Axialkolbenmaschine (4) mit einem Flansch (5b) verbunden ist, der als stirnseitiger Deckel eines Schwungradgehäuses (2) ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2, 3, 5 oder 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (18) ein Gehäuse (23) aufweist, das mit einem Flansch (5b) verbunden ist, der als stirnseitiger Deckel eines Schwungradgehäuses (2) ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) der Axialkolbenmaschine (4) am schwungradfernen Ende eine verschließbare Ausnehmung (14) in einem Gehäuseboden (5c) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausnehmung (14) des Gehäusebodens (5c) eine Zusatzmaschine, insbesondere eine Hilfspumpe (H), angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmaschine unter Zwischenschaltung der Dämpfungsvorrichtung (20) mit dem Sonnenrad (19) des Planetengetriebes und/oder der Getriebewelle (21) gekoppelt ist.
Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmaschine mit dem Zylinderblock (7) und/oder dem Drehmomentstab (9) gekoppelt ist.