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    公开号:WO1989006750A1
    申请号:PCT/DE1989/000017
    申请日:1989-01-16
    公开日:1989-07-27
    发明作者:Michael Meyerle
    申请人:Michael Meyerle；
    IPC主号:F04B1-00
    专利说明:
    Hydrostatische Axialkolbenmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe mit Leistungsverzweigung Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Axialkolbenmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuggetriebe mit Leistungsverzweigung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Hydrostatische Axialkolbenmaschinen dieser Art sind vielfach bei vorwiegendem Einsatz bei Baumaschinen-Getrieben bekannt. Für den anspruchsvollen Einsatz in Getrieben für Personenkraftfahrzeuge sind diese bekannten Hydrostatgetriebe nahezu ungeeignet aufgrund ihres ungünstigen Wirkungsgrades und der zu grossen Geräuschentwicklung. Aufgabe der Erfindung ist es, insbesondere für den Einsatz in Leistungsverzweigungsgetriebenfür PKWs oder auch Busgetrieben eine hydrostatische Axialkolbenmaschine zu entwickeln, bei der der Wirkungsgrad verbessert und darüberhinaus die Geräuschentwicklung gesenkt wird0 Die Aufgabe wird durch die in den Hauptansprüchen1, 2, 16, 17 und 22 aufgeführten Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor. Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt der hydrostatischen Axialkolben maschine gemäss der Erfindung mit form- plus kraft schlüssiger Niederhalterung und einer Einrichtung mit Federkraft-Anpressung und hydraulischer Anpres sung des Zylinderblocks an seine Ventilplatt. Figur 2 einen Teilschnitt der form- plus kraftschlüssigenNiederhalterung der Kolben 3 Fig. 2a einen Teilschnitt einer hydraulischen NiederhalterungFigur 3 einen Teilschnitt X11 nach Figur 2, in dem das Federelement als Elastomer dargestellt ist Fig. 3a einen Teilschnitt "Y"nach Figur 3 im Einbauzustand Figur 4 Darstellung des Federelementes als gestanzte und und 4a geprägte FlachstahlfederFigur 5 Teilschnitt der form- plus kraftschlüssigen Niederund 5a halterung mitals O-Ring bzw. Formring ausgebildetemFederelement Figur 6 Teilschnitt eines Kolbens für axiale Anpressung desZylinderblocks an die Steuerfläche mit speziellemFormdichtring mit Dicht lippe Figur 7 Darstellung einer verstellbaren Steuerscheibe nachSchnitt "Z"Figur 8 Figur 8 Längsschnitt der hydrostatischen Axialkolbenmaschine gemäss der Erfindung ähnlich Figur 1, jedoch mit zusätzlicherhydraulischer Niederhalterung Figur 9 Längsschnitt wie Figur 8 mit zwei innenliegendenFedern für die Niederhalterung Der ungünstige hydraulische Wirkungsgrad bei den bekannten hydrostatischen skren Axialkolbenmaschinen liegt in hohem Masse auch da-rin begründet, dass die formschlüssige Niederhalterung mit einem Dichtproblem behaftet ist, das darin liegt, dass die Gleitschuhe 4 nicht in allen Bestriebszuständen satt an ihrer Gegengleitfläche der Schrägscheibe 11 anliegen, wodurch das mit dem Hydrostatkreislauf in Verbindung stehende Hochdrucköl des hydrostatischen Gleitlagers zwischen den Gleitschuhen 4 und der Schrägscheibe in erhöhtem Masse verloren geht, was zu relativ hohen und unkontrollierbaren Leckverlusten führt. Um dies zu beseitigen besitzt die Erfindung eine erfindungsgemäss ausgebildete hydraulische Niederhalte-Einrichtung 75, Figur 2a, als separate oder zusätzliche Niederhalte-Einrichtung oder / und eine federelastische Niederhalterung, um für alle Betriebszustände die Leckölverluste zwischen den Gleitschuhen 4 und der Gleitebene der Schrägfläche bzw. Druckplatte 11 auf ein Mindestmass zu senken. Die bekannten hydrostatischen Axialkolbenmaschinen besitzen zur axialen Anpressung des Zylinderblocks an seine Steuerscheibe je nach Ausführungsform innenliegende Federn, die für den gesamten Drehzahlbereich ausreichend hohe Federkraft besitzen. Die Federkraft ist abhängig von der maximal zulässigen Drehzahl und wird dieser mit entsprechend hohem Wert angepasst. Dies bedeutet, dass für niedrigere Drehzahlen, die z.B. beim PKW im Hauptbetriebsbereich bei etwa einem Drittel der Maximal-Drehzahl liegen, die Federkraft unnötig gross ist. Die Folge daraus ist, dass im Hauptbetriebsbereich unnötig hohe Reibverluste bzw. Verlustleistungen auftreten. Um hier eine gezielte Anpassung an die jeweiligen Betriebsverhältnisse bei niedrigst möglichen Reibverlusten zu erreichen, sieht die Erfindung eine den Betriebsverhältnissen jeweils gezielte Anpassung der Anpresskräfte des Zylinderblocks an seine Steuerscheibe vor, indem der Zylinderblock 2 über eine Feder 24 mit einer für niedrige Drehzahl ausgelegten konstanten Federkraft und einer zusätzlichen variablen hydraulischen Anpresskraft an seine Steuerfläche 37 gezielt dosiert angepresst wird. Die variable hydraulische Anpresskraft steht hier im wesentlichen in gröBenmässigerAbhängigkeit zur Drehzahl des Antriebsmotors. In Sonderfällen ist es möglich, diesen Druck in Abhängigkeit zum Hydrostatdruck bzw. der Zugkraft beliebig zu modulieren bzw. zu korrigieren über eine entsprechende Steuereinrichtung.Für die hydraulische Zylinderblockanpressung dient ein Ringkolben 20, der sich gegen die Triebwelle 10 abstützt und einen Dichtring 21 bzw. 28 zur Abdichtung gegen den Zylinderblock enthält, der in einer entsprechenden Nut des Ringkolbens sitzt. Auf der Gegenseite ist ein weiterer Ringkolben 22 vorgesehen, der mit dem Zylinderblock 2 verbunden und über einen Sicherungsring 27 axial fixiert ist. Dieser Ringkolben 22 besitzt einen zweckmässigerweise nach innen zur Welle 10 gerichteten Dichtring, der als O-Ring 23 oder als Formring28 mit einer radialelastischen Dichtlippe 29 oder als Kolbenring mit Radialspiel zum Nutgrund ausgebildet ist. Mit Rücksicht auf eine drehmomentabhängige Durchbiegung der Welle 10,was zu einer entsprechenden radialen Verschiebung des Zylinderblocks 2 führen kann, ist der Dichtring 28 nach Figur 6 als spezieller Formring mit einer elastischen Dichtlippe 29 ausgebildet, der eine entsprechende radiale, weitgehend querkraftfreie Verschiebung des Zyninder-blocks 2 zulässt. Dies gilt auch für die Ringkolben Der hydraulische Öldruck wird zweckmässigerweise zentral durch eine Welle 55 bzw. 10 über eine Bohrung 26 dem Kolbenraum 25 zugeführt. Durch diese Einrichtung wird eine gezielt dosiertAnpressung des Zylinderblock 2 an seine Steuerfläche 37 und somit eine Optimierung des Wirkungsgrades innerhalb dieses Funktionsbe-reiches bewirkt. Die hydraulische Niederhalterung 75, Figur 2a sieht eine hydraulische Anpressung der Lochscheibe 6 gegen die Gleitschuhe 4. vor. Erfindungsgemäss ist diese Niederhalterung 75 mit einem Niederhaltering 7 ausgestattet, der drehfest, aber axial beweglich gegen die Lochscheibe 6 im Schrägkörper bzw. in der Schrägscheibe 5 gelagert ist. Der Niederhaltering 7 ist gegen einen Sicherungsring 8 und gegebenenfalls einer Scheibe 76, die als Einstellscheibe dient, abgestutzt. Zwischen Sicherungsring bzw. Scheibe 76 und dem Niederhaltering 7 ist ein Federelement 77 angeordnet. Dieses Federelement 77 ist vorzugsweise als Gummielement bzw. Elastomer-Element ausgebildet, das in einer Ringnut des Niederhalteringes 7 eingesetzt ist. In Axialrichtung wirkt das Federelement 77 mit einer bestimmten Federkraft gegen den Niederhaltering 7. Das für die Erzeugung der hydraulischen Anpresskraft erforderliche Drucköl wird über Ölleitungen 79 in den Niederhaltering 7 geführt, wobei der Öldruck gegen das Dicht- und Federelement 77 wirkt. Entsprechend dem Öldruck und der Wirkungsfläche auf das Dicht- bzw. Federelement 77 entsteht eine Axialkraft auf den Niederhaltering 7 gegen die Lochscheibe 6.Je nach Betriebszustand wird ein gezielter Öldruck erzeugt, der z.3.in Abhängigkeit zu einem Drehzahl-signal, oder / und einem lastabhängigen Signal oder / und einem Speise- oder Versorgungsdruck für das Hydrostatgetriebe und die Steuerungs- und Regelungseinrichtung, steht. Die erforderlichen Anpresskräfte stehen in der Regel in einer Abhängigkeit zur Drehzahl. Entsprechend dieser Forderung kann bei dieser Einrichtung eine gezielte Anpressung über einen drehzahlabhängigen Druck, der im PKW-Automatgetriebe nach dieser Art ohnehin vorhanden ist, erzeugt werden. Die Niederhaltekräfte sind somit im Hauptbetriebsbereich, z.B. beim PKW, relativ niedrig, wodurch die Reibverluste zwischen der Lochscheibe 6 und dem Niederhaltering 7 wesentlich reduzierbar sind. Erfindungsgemäss besitzt der Niederhaltering 7 an der Gleitfläche gegenüber der Lochscheibe 6 zusätzliche Ausnehmungen, z.B. in Form einer Ringnut 80 und einer Quernut 81, die gemeinsam mit dem Hydraulik-System der hydraulischen Niederhalterung verbunden sind und zur Schmierung der Gleitflächen zwischen Niederhaltering 7 und der Lochscheibe 6 dienen. Durch eine Drosselbohrung 84 im Zufluss zu dem Schmier-System ist die Schmierölmenge dosierbar. Das Dicht- und Federelement 77 ist bei Anwendung bei der hydraulischen Niederhalterung 75 zweckmässigerweise als Gummielement bzw. Elastomer-Element ausgebildet, das wie dargestellt eine oder zwei in Axialrichtung überstehende Dichtlippen besitzt zur Abstützung der axialen Federkraft und gleichzeitigen Abdich tung des Hydrauliköls. Zwischen den beiden Dichtlippen entsteht ein umlaufender Ölraum, der eine gleichmässige hydraulische Anpressung gewährleistet. Die hydraulische Niederhalterung 75, in dargestellter Form, ist relativ kostengünstig herstellbar, da keine hohe Fertigungsgenauigkeit der Höhenmasse für den Niederhaltering 7 und die Lochscheibe 6 erforderlich ist, da über das Dicht- bzw. Federelement 77 selbst grössere Massabweichungen ausgeglichen werden können. Ausserdem ist eine relativ einfache Masseinstellung über die als Einstellscheibe in verschiedenen Dicken-Massen ausgebil-dete Scheibe 76 auch für sehr hohe Fertigungsstückzahlensehr wirtschaftlich realisierbar. Dies gilt auch für die form- plus federkraftschlüssigeNiederhalterung 40 in Verbindung mit dieser Einstellscheibe 76, die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Das Ölzuführungsrohr78 für die hydraulische Niederhalterung 75 ist mit dem Niederhaltering 7 verbunden und dient gleichzeitig zur Verdrehsicherung gegenüber dem Schrägkörper bzw;Schwenkkörper 5. Mit dieser Niederhalte-Einrichtung 75 mit gleichzeitiger Schmierung der rotierenden Lochscheibe 6 erübrigt sich die Notwendigkeit, den Xydrostatgetrieberaumvoll mit Öl zu füllen. Die Hydrostatkomponenten können im öl-leeren Raum arbeiten, wodurch die Panschverluste entfallen und somit der Wirkungsgrad bedeutend verbessert wird. Durch die niedrigen Reibkräfte wird auch die Reibtemperatur und der Verschleiss gesenkt zugunsten höherer Standfestigkeit der entsprechenden Bauelemente. Die formschlüssige Niederhalterung 40 besteht im wesentlichen aus einer Lochscheibe 6, die über den Niederhaltering 7 und einem Sicherungsring 8 mit geringem Axialspiel "B"fixiert gehalten wird. Die Lochscheibe 6 rotiert mit dem Zylinderblock 2 und den Kolben 3 mit, wobei der Niederhaltering 7 verdrehgesichert im Schräg- bzw. Schwenkkörper 5 gelagert ist. Zur Derdrehsicherung dienen am Niederhaltering 7 überstehende Mitnehmer 14, die in Ausnehmungen 15 des Schrägkörpers 5 eingreifen. Die Schrägscheibe bzw. Druckplatte 11 besitzt ebenfalls Mitnehmer 12, die in Ausnehmungen des Schwenkkörpers 5 zur Drehsicherung eingreifen. Diese Ausnehmungen 13 und 15 zur Verdrehsicherung der Druckplatte 11 bzw. des Niederhalteringes 7 sind in den Schwenkkörper 5 vorzugsweise kostensparend einge gassen.Ein Federelement 9 bzw. 46, 41 ist, wie in Figur 3, Da dargestellt, als Elastomer ausgebildet und zwar in der Form, dass nach innen gerichtete federnde Segmente 41 mit dem Mass "F"mit einem möglichst geschlossenen Ring 46 verbunden sind, die in Ausnehmungen 43 des Niederhalteringes 7 eingreifen und sich gegen den Sicherungsring 8 und den Niederhaltering 7 federnd abstützen. Diese federnde Teilsegmente 41 besitzen ein spezielles Profil 52, das so ausgebildet ist, dass bei relativ hoher Federrate eine ziemlich exakte axiale Kraft auf den Niederhaltering 7 der Lochscheibe 6 und den Gleitschuhen 4 gegen die Schiefscheibe bzw. Druckplatte 11 erzeugt wird. Wie in Figur 3a dargestellt, ist das Federprofil 52 kammförmig ausgebildet, wobei die Federrate von der Kammform und dem Weichheitsgrad des Elastomers abhängig ist. Die Ausnehmungen 43 für das Federsegment 41 können spanlos kostengünstig eingebracht werden, z.B. bei Ausnutzung der Sinter- oder Druckgusstechnikfür den Niederhaltering 7 oder er kann auch eingefrästwerden, wobei alle Ausnehmungen sehr rationell in einem Arbeitsgang herzustellen sind. PeiAnwendung der Frässtechnik empfiehlt es sich jedoch, das Federsegment 41, ähnlich wie in Figur 4, radiusförmig auszubilden und die Ausnehmung 19 entsprechend anzupassen. In den Segmentbereichen "G"besitzt der Niederhaltering 7 eine Umfangskante 47, die im Durchmesserbereich des inneren Durchmessers 48 für den Sicherungsring 8 liegt bzw. nur geringfügig kleiner ist. Da die tragenden Kantendurchmesser 47 des Niderhalteringes 7 und 48 für den Sicherungsring 8 nahezu gleichen Durchmesser haben, wird verhindert, dass ein axialkraftabhängiges Kippmoment auf den Sicherungsring 8 vernindert wird, um einen in allen Betriebssituationen sicheren Sitz des Sicherungsringes, der an einer Stelle geöffnet ist, zu gewährleisten. Das Federelement nach Figur. 4ist in Form einer Flachfeder bzw. aus Flachmaterial hergestellt und besitzt nach innen gerichtete Federpartien 16 mit überstehenden federnden Zungen 17, die in Ausnehmungen 19 des Niederhalteringes 7 eingreifen und sich gegen den Niederhaltering 7 und den Sicherungsring 8 abstützen. Die Federpartien 16 können über einen umlaufenden Ring 18 miteinander verbunden und somit einteilig ausgebildet sein oder als separate einzelne Glieder lose in den Ausnehmungen l9eingelegt werden (Figur 4, 4a).Figur 5 und 5a zeigen eine formschlüssige Niederhalterung mit einem Federelement, das als Elastomer in Form eines O-Ringesbzw. Profilringes 72 ausgebildet ist und in einer Ringnut 44 bzw. 73 des Niederhalteringes 7 liegt. Der Profilring 72, wie die Federelemenè ;6, 17 haben den Vorzug höherer Feder Elastizität gegenüber dem 0-Ring 45.undeines geringeren federkraftbedingten Kippmomentes auf den Sicherungsring 8. - An-stelle des C-Ringes 45 bzw. Prgfilringes72 ist auch eine Stahlfeder aus Flachmaterial oder Stahldraht mit zylindrischem oder quadratischem Querschnitt, wie in den Zeichnungen nicht dargestellt, anwendbar. Zur weiteren Wirkungsgradverbesserung sieht die Erfindung vor, den Zylinder block 2 mit einggegossenen Laufhülsen 35auszubilden und die Stirnfläche 54 des Zylinderblocks 2 kegelförmig auszubilden mit einem Winkel g, der annähernd dem maximalen Schwenkwinkel entspricht, wobei die Kolbenlauffläche 57 mit der kegelförmigen Stirnfläche 54 des Zylinderblocks 2 bündig ist. Es wird hierdurch erzielt, dass bei gleicher Baulänge der Axial-Kolbenmaschine gegenüber dem Stand der Technik eine längere effektive Kolbenführung erreicht wird, wodurch die querkraftbedingten Reibkräfte des Kolbens 3 verringert werden zugunsten einer weiteren Wirkungsgradverbesserung. Der Zylinderboden 36 des Zylinderblocks 2 ist bei dieser Ausführungsform ebenfalls, wie die Kolbenlaufhülse 35 metallisch mit dem Zylinderblockwerkstoff verbunden, d.h. er ist mitangegossen und besteht aus einer speziellen, gleitgünstigen und sehr widerstandsfesten ans ich bekannten Legierung, die ausser dem besondere Notlaufeigenschaften besitzt. Diese spezielle Gleitschicht am Zylinderboden 36 und an der Kolbenlauffläche 35 kann auch durch andere Methoden, z.B. durch ein Spritzverfahren metallisch verbindend aufgebracht werden. Eine weitere Wirkungsgradverbesserung und vorallem Geräuschseflkunginfolge einer gezielten Anpassung wird dadurch ereicht, dass die Steuerscheibe 31 nicht, wie bekannt, fest angeordnet ist, sondern automatisch in Abhängigkeit zu bestimmten Betriebswerten verdrehbar ist. Die Ventilscheibe 31 steht zu diesem Zweck in Verbindung mit einem Verstellkolben 32, der abhängig, entweder zur Drehzahl des Antriebsmotors oder / und in Abhängigkeit des Lastzustandes bzw. des Hydrostatdruckesbegrenzt verdrehbar innerhalb eines Winkelbereiches ssist. Die Steuerscheibe 31 ist mit nierenförmigen Ausnehmungen 38 für die beiden Hochdruckleitungen und zusätzlichen Dämpfungsschlitzen34 versehen. Je nach Betriebszustand wird hinsichtlich der Geräuschoptimierung die Steuerscheibe 31 verdreht. Bei bekannten Axial-Kolbenmaschinen besteht der Nachteil, dass diese Geräusch-Dämpfungsschlitze34 ortgebundensind, wodurch bei geräuschoptimierterAuslegung in vielen Betriebszuständen erhöhter Leckölverlust auftritt, wie dies bei Fachleuten allgemein bekannt ist. Die Verstellung der Ventilscheibe 31 wird, wie erwahnt,durch ein Drehzahlsignal oder / und ein Drucksignal des Arbeitsdruckes oder durch ein elektrisches Signal ausgelöst. Die Verbindung der Schwenkscheibe 31 zum Verstellkolben 32 erfolgt über einen Mitnehmer 59 der Steuerscheibe, der am Kolben 32 gegen eine Federkraft anliegt. Der Kolben 32 wird bei Einleiten eines Verstellsig nals gegen den Druck einer Feder 33 in die entsprechende Richtung verstellt, wobei die Steuerscheibe über eine Zentrierung 60; 61 in der Zentrallage gehalten wird. Die Verstellkräfte sind relativ niedrig, da die Steuerscheibe 31 axial nach beiden Druckseiten hydrostatisch gelagert ist. Hinsichtlich der Kostenoptimierung ist die Steuerscheibe 31 kostengünstig als Blechkörper ausgebildet, wobei die nierenförmigen Ausnehmungen 38 und die Dämpfungsschlitze 34 eingestanzt sind. In Figur 8 ist eine Axial-Kolbenmaschine dargestellt, die eine hydraulisch wirksame Niederhalteeinrichtung bzw. Niederhalterung 71 für die Kolbengleitschuhe 4 besitzt. Diese Niederhalteeinrichtung 71 kann alternativ oder zusätzlich zu den bisher beschriebenen Niederhalteeinrichtungen40 verwendet werden. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die die Gleitschuhe 40 der Kolben 3 niederdrückende Lochscheibe 68 am Innendurchmesser axial durch eine hydraulische Kraft gegen die Gleitschuhe 40 gedrückt wird. Diese Niederhalteeinrichtung 71 besteht aus einer Kalotte 66, die mit seiner kugelförmigen Aussenfläche 67 an die ebenfalls kugelige Fläche einer Lochscheibe 68 axial angedrückt wird. Die axiale Anpresskraft wird durch ein Druckmedium im Kolbenraum 70, das auf einen axial verschiebbaren Kolben 64 wirkt erzeugt. Durch Zwischenglieder - bevorzugt Bolzen 65 die in entsprechende ausnehmungen des Zylinderblocks 2 lose gelagert sind, wird diese axiale Kraft vom Ringkolben 64 auf die Kalotte 66 übertragen. Wie bei Ausfuhrungnach Figur 1 ist eine Feder 24 zum Erzeugen einer konstanten axialen Kraft des Zylinblocks 2 an die Steuerfläche bzw. Steuerscheibe 31; 37 vorge sehen, die ubereinen Stützring 62 axial gegen die Triebwelle 10 und auf der anderen Seite über einen Stützring bzw. Kolbenring 22 gegen den Zylinderblock 2 fixiert ist. ueberdie Ölleitung 26 wird ein, bevorzugt drehzahlabhängiger Druck im Kolbenraum 25 bzw. 70 erzeugt, der nach der einen Seite den Zylinderblock 2 gegen die Steuerfläche 37 bzw. 31 drehzahlabhängig zusätzlich zur Federkraft der Feder 24 andrückt und auf der anderen Seite über den Ringkolben 64 und die Zwischenglieder - Bolzen 65, Kalotte 66 - die Lochscheibe 68 gegen die Gleitschuhe 4 der Kolben 3 andrückt. In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform wird der Kolbenring 64 zusätzlich mit der Federkraft der Feder 24 beaufschlagt, wobei der Stützring 62 entfällt und die Feder 24, sowie der Kolben 64 entsprechend angepasst ist. Die Federkraft der Feder 24 wirkt bei dieser Ausführungsform mit gleicher Federkraft auf den Zylinderblock 2, sowie die Niederhalterung 71 über die Kalotte 66. Die Feder 24 kann hierbei auf eine relativ niedrige Federkraft ausgelegt werden zugunsten niedrigerer Rei bungskräftezwischen dem Kolbenboden 36 und der Steuerfläche 37 bzw. 31und zugunsten entsprechend niedriger Reibungskräfte in der Niederhalteeinrichtung 71. Die für höhere Drehzahlen erforderlichen höheren Anpresskräfte werden durch den Drehzahldruck im Kolbenraum 70, 25 erzeugt, der über die Ölleltun26 zugeführt wird. Die Anpresskraft für die Niederhalterung 71, sowie die Stabilisierungskraft für den Zylinderblock 2 wird betriebsgerecht drehzahlabhängig automatisch moduliert, wodurch insbesondere die Reibverluste in allen Betriebszuständen auf ein Mindestmass reduziert, sowie die leckölbedingten Verluste an den Gleitschuhen 4 und an der Steuerfläche 37 ebenfalls auf ein optimales Mass minimiert werden. Die Niederhalterung 71 mit hydraulischer Anpressung in den verschiedenen Ausführungsformen, wie beschrieben und teilweise in den Zeichnungen nicht dargestellt, ist auch als selbständige Niederhalteeinrichtung sehr sinnvoll anwendbar. Voraussetzung dabei ist, dass die Kalotte 66 zusätzlich federbelastet ist, z.B. durch eine separate Feder im Kolbenraum 70 oder durch direkte Abstützung der Feder 24 am Ringkolben 64, wobei der Stützring 62 entfällt, oder durch eine Feder zwischen Zylinderblock 2 und der Kalotte 66. Die Lochscheibe 68 ist hierbei entsprechend dicker ausgeführt. Eine weitere, in Figur 9 dargestellte Ausführungsform, ähnlich der Ausführung nach Figur 8, sieht zwei unterschiedlich grosse Kolbenflächen, z.B. einen Ringkolben 64 mit kleiner Kolbenfläche und einen Ringkolben 22 mit grosser Kolbenfläche vor, wobei die hydraulische Anpresskraft des Zylinderblocks 2 gegen die Steuerfläche 37 und die hydraulische Anpresskraft gegen die Niederhalterung 71 unterschiedlich gross sind. Bestimmend sind dabei für die wirksamen hydraulischen Kräfte für die Niederhalterung der Gleitschuhe 4 der äussere Durchmesser 69 des Ringkolbens 64 und dessen innerer Durchmesser 86 und für die Anpressung des Zylinderblocks 2 in die Gegenrichtung der äussere Durchmesser 69 des inneren Ringkolbens 64 und der innere Durchmesser 87 des äusseren Ringkolbens 22. Damit ist eine optimale Anpassung an unterschiedliche Verhältnisse bzw. Bedingungen möglich. Bei allen Ausführungsformen ist der Zylinder block 2 mit der Triebwelle 10 drehverbunden und axial frei. Bei Schrägachsen-Hydrostateinheitensind Einzelheiten der Erfindung begrenzt anwendbar.Im Sinne einer rationellen Massenproduktion ist eines der Bauteile - Lochscheibe 6, Niederhaltering 7 oder der Sicherungsring 8 - nach dem System eines Sortierverfahrens als Massausgleichselement ausgelegt. Das heisst, es wird im Hinblick auf eine rationelle wirtschaftliche Montage der Niederhalte-Einrichtung, z.B,der Sicherungsring 8, als Ausgleichsglied in verschiedenen Dicken mit dem Einstellmass "z"gefertigt. Bei der Montage wird Je nach Bedarf bzw. nach gegebenem Mass "A"zwischen Anlagefläche der Druckplatte 11 und der Anlagefläche der Ringnut 49 im Schrägkörper5 und gegebenem Gesamtmass Czwischen Anlage der Druckplatte 11 und Endmass des Niederhalteringes 7 der Sicherungsring 8 mit dem geeigneten Einstellmass "E" ausgewählt. Das Feststellen der gegebenen Masse "A"und "C" und Festlegen des Einstellmasses "E"können auf elektronischem Weg sehr rationell für eine Massenfertigung durchgeführt werden. Das Axialspiel tt3tfliegt im Neuzustand bei nahezu "Null",also spielfrei. Für den anspruchsvollen Einsatz, insbesondere im PKWund allgemein bei Strassenfahrzeugen, ist die Anwendung der bekannten Axialkolben-Einheiten nahezu ausgeschlossen aufgrund ihres ungünstigen Wirkungsgrades. Auch bei Anwendung in einem Leistungsverzweigungsgetriebe, die das Hydrostatgetriebe nur mit einer Teilleistung belasten, ist der Wirkungsgrad vielfach nicht befriedigend. Die Erfindung erlaubt in ihren Einzelheiten eine wesentliche Verbesserung des Gesamt-Wirkungsgradesder hydrostatischen Axialkolbenmaschine trotz Anwendbarkeit rationeller und kostengünstiger Fertigungsmethoden. Die einzelnen Bau-elemente sind erfindungsgemäss so ausgelegt, dass sie eine wirtschaftliche moderne Fertigung für eine Massenproduktion erlauben; dies ist mit ein wesentliches Ziel der Erfindung.Bezugszeichen1 Hydrostateinheit2 Zylinderblock 3Kolben4 Gleitschuh5 Schwenkkörper6 Lochscheibe7 Niederhaltering8 Sicherungsring9 Federelement 10 Triebwelle 11 Druckplatte 12 Mitnehmer 13 Ausnehmung 14 Mitnehmer 15 Ausnehmung 16 -Federpartie 17 Federzungen 18 Federkranz 19 Ausnehmung 20 .Ringkolben 21 Dichtring22 Ringkolben 23 Dichtring 24 Feder 25 Kolbendruckraum 26 Bohrung 27 Sicherungsring 28 Dichtring 29 Dichtlippe 30 Gehäuse 31 Steuerscheibe 32 Kolben 33 Feder 34 Dämpfungaschlitze35 Kolbenlaufhülse 36 Zylinderboden 37 Steuerfläche 38 nierenförmigerDurchbruch 39 40 formschlüssigeNiederhalterung 41 Federsegment 42 mechanischer Nieder haltebereich 43 Ausnehmung 44 Ausnehmung 45 0-R)Lng46 Gummielement 47 Stützkanten 48 StUtzkanten49 Ringnut 50 51 mechanischer Nieder halte bereich 52 Federprofil 53 Federprofil 54 Kontur 55 Welle 56 57 Kolbenlauffläche 58 Ausnehmung 59 Mitnehmer 60 Zentrierung 61 Zentrierung 62 Stützring 63 Dichtring 64 Kolben 65 Bolzen 66 Kalotte 67 Kugelform 68 Lochscheibe 69 Durchmesser 70 Kolbenraum 71 Niederhalterung 72 Profilring 73 Ringnut 74 75 hydraul. Niederhalterung 76 Scheibe 77 Dicht- u. Federelement A Einstellmass B Axialspiel C Gesamtmass D E EinstellmassF Mass G Mass 78 Ölzuführung79 Ölbohrung 80 Ringnut 81 Schmiernut 82 Ringnut 83 Feder 84 Drosselbohrung 85 Niederhalterung 86 Durchmesser 87 Durchmesser 88 Stabilisierungseinrichtung 89 Stabilisierungseinrichtung 90 Stabilisierungseinrichtung 91 Endgehäuse
    权利要求:
    ClaimsP a t e n t a n s p r ü c h e
    1. -Hydrostatische Axialkolbenmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe mit Leistungsverzweigung, mit einem Zy¬ linderblock, in dem in axialer Richtung bewegliche Kolben (3) mit Gleitschuhen (4) arbeiten, die über eine Niederhalterung (40; 75) an einer schwenkbaren oder nicht-schwenkbaren Schief¬ scheibe geführt werden, wobei die Niederhalterung vorzugsweise formschlüssig ausgebildet ist d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß a) die Niederhalterung (75; 71, 85) als hydraulische Niederhal¬ terung ausgebildet ist, wobei eine hydraulische Kraft auf einen, in einem Schrägkörper bzw. Schwenkkörper (5) dreh¬ fest gelagerten Niederhaltering (7) und eine mit dem Zy¬ linderblock (2) rotierende Lochscheibe (6) wirkt, derart, daß die Gleitschuhe (4) der Kolben (3) gegen eine Schräg¬ fläche (Druckplatte 11) angedrückt werden; b) und / oder eine Federeinrichtung (9; 41; 72; 16, 17; 46; 45; 77)- orgesehen ist, die die Kolben (3) über ihre Gleit¬ schuhe (4), einer Lochscheibe (6) und einem Niederhaltekör¬ per (Niederhaltering 7) federelastisch gegen eine Schräg¬ fläche (Druckplatte 11) andrückt, wobei die Federeinrich- rung im Schräg- bzw. Schwenkkörper (5) innerhalb einer, bevorzugt formschlüssigen Niederhalterung untergebracht ist und vorzugsweise mit einer hydraulischen Niederhalterung f75) kombiniert ist.
    2. Hydrostatische Axialkolbenmaschine nach dem Oberbegri f des Anspruches 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zylinder- block (2) über ein Federelement (Feder 24) plus einer hydrau¬ lischen Kraft, die- aus einem Drehzahlsignal oder / und einem Drucksignal des Hydrostatdruckes oder / und einem Speisedruck resultiert, gegen eine Anlauffläche bzw. Steuerfläche (37) in axialer Richtung angedrückt wird, wobei die hydraulische Kraft in einem Kolbendruckraum (25) innerhalb des Zylinderblockes (2) erzeugt wird.
    3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Feder¬ element für die Niederhalterung (40; 75) als Elastomer (9; 46; 41; 45; 46; 72; 77) verschiedenartig ausgebildet ist und in Ausnehmungen der Niederhalteplatte (7) lose eingelegt ist.
    4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Feder¬ element (77; 46) gleichzeitig als Dichtelement ausgebildet ist zur Abdichtung des Drucköles für die Erzeugung des hydrauli¬ schen Niederhaltedruc Λes (Figur 2a) .
    5. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 , 3 und 4 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Nieder¬ halterung (75) als hydraulische Niederhalte-Einrichtung ein Hydraulik-System mit Ölführungen (79) besitzt, die mit Ausneh¬ mungen (80, 81) des Niederhalteringes (7) verbunden sind und zu¬ sätzlich als Schmiereinrichtung zwischen dem Niederhaltering (7) und der Lochscheibe (6) dienen, wobei vorzugsweise eine Dros¬ selbohrung den Zufluß zur Schmierung dosiert (Figur 2a) .
    6. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 und 3 bis 5 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ölzu- führungselement (Ölzuführung 78) für die hydraulische Nieder¬ halterung gleichzeitig als Verdrehsicherungselement für den Niederhaltering (7) ausgebildet ist (Figur 2a).
    7. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1 und 3 bis 6 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für die Niederhalterung (75) eine Scheibe (76) vorgesehen ist, die. als
    Einstellscheibe und als Anlagescheibe für das Federelement (77) dient und sich gegen einen Sicherungsring (8) abstützt, wobei die Einstellscheibe (76) zweiteilig ausgebildet ist oder als einteilige Ausführung an einer Stelle radial durchgetrennt ist für die Montage zur Einführung in eine Ringnut (82) (Figur 2a). oder als normale Scheibe (wie dargestellt) ausgebildet ist.
    8. Axialkolbenmaschine nach mehreren der Ansprüche 1 bis 7 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Federele¬ ment für die Niederhalterung (40; 75) als Elastomer (9; 46; 41; 45; 72; 77) verschiedenartig ausgebildet ist und in Ausnehmun¬ gen der Niederhalteplatte (7) lose eingelegt ist.
    9. Axialkolbenmaschine nach mehreren der Ansprüche 1 bis 8 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Feάerele- ment als Metallfeder in Form eines Flachfederelementes (18, 16, 17) ausgebildet ist und in Ausnehmungen (19) der Niederhalte¬ platte bzw. in Ausnehmungen der Niederhalteplatte und Ausneh¬ mungen des Schräg- bzw. Schwenkkörpers (5) gelagert sind, wo¬ bei vorzugsweise federnde Teilelemente (16, 17, 41) miteinan¬ der durch Teilbereiche (Federkranz 18) verbunden sind und so¬ mit die Feder bevorzugt einteilig ausführbar ist (Figur 3 und 4).
    10. Axialkolbenmaschine nach mehreren der Ansprüche 1 bis 9 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die form¬ schlüssige Niederhalterung (40; 75) eine im Schräg- bzw. Schwenkkörper (5) verdrehfeste
    Niederhalteplatte (7) besitzt, die gegen einen in einer Ringnut (49) des Schräg- bzw» Schwenkkörpers (5) sitzenden Sicherungsring (8) fixiert ist und daß die Niederhalteplatte (7) zumindest in einem Teilbereich (42; G) nicht-federnd Stütz¬ kanten (47) mit einem Wirkungsdurchmesser, der im Durchmesser¬ bereich der Stützkanten (48) des Schräg- bzw. Schwenkkörpers (5) liegen, so daß die Rückzugkräfte der Kolben (3), insbe- sondere bei hohen Drehzahlen, kein bzw. nur unwesentliches Kippmoment auf den Sicherungsring (8) auswirken können (Fi¬ gur 3).
    11. Axialkolbenmaschine nach mehreren der Ansprüche 1 bis 10 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Feder¬ element (9, 46, 41) einteilig ausgebildet' ist und federnde mit¬ einander über einen Ring (46) verbundene Teilbereiche (41; 52) mit einem Maß "F" besitzt und in diesem.Bereich das federnde Element mit einem speziellen Federprofil (52, 53) ausgebildet ist (Figur 3, 3a).
    12. Axialkolbenmaschine nach mehreren der Ansprüche 1 bis 11 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Feder¬ element als Flachfeder (16, 17, 18) ausgebildet ist, die in Teilbereichen Federkörper (16) mit federnden Teilelementen (Federzungen 17) besitzen, die in Ausnehmungen (19) des Nieder¬ halteringes (7) eingreifen und sich gegen den Sicherungsring (8) und den Niederhaltering (7) federelastisch abstützen.
    13. Axialkolbenmaschine nach mehreren der Ansprüche 1 bis 12 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Feder¬ element als Elastomer in Form eines geschlossenen Ringes, z.B. als O-Ring (45) oder als Profilring (72) ausgebildet ist und in einer Ringnut (44; 73) des Niederhalteringes (7) angeord¬ net ist (Figur 5).
    14. Axialkolbenmaschine nach mehreren der Ansprüche 1 bis 13 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Feder
    (24) zur axialen Anpressung des Zylinderblockes (2) an die Steuerfläche (37) auf der Triebwelle (10) in der zentralen Boh¬ rung des Zylinderblocks (2), wie ansich bekannt, angeordnet ist und daß Ringkolben (20, 22) als Stützringe für die Federkraft und als Druckkolben für die Erzeugung zusätzlicher Kraft als hydraulische Kraft gegen die Triebwelle (10) und gegen den Zy¬ linderblock (2) ausgebildet sind und daß im Kolbendruckraum
    (25) die Feder (24) angeordnet ist.
    15. Axialkolbenmaschine nach mehreren der Ansprüche 1 bis 14 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kolben¬ raum (25) über einen Ringkolben (20) mit Dichtring (21), der gegen die Welle (10) abgestützt ist und einem zweiten Ring¬ kolben (22) mit einem Dichtungsring (23), der im Zylinderblock
    ' (2) fixiert ist, ausgebildet ist und daß die Dichtringe als Elastomer in Form eines O-Ringes (21, 23) oder eines Formringes ( 28) mit radial-elastischen Dichtlippen (29) oder als Kolben¬ ring in bekannter Form, z.B. aus Grauguß oder Kunststoff mit Radialspiel in der Ringnut ausgebildet sind (Figur 1 und 6).
    16. Axialkolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kolben¬ laufhülse (35) für den Kolben (3) eine bekannte, in den Zy¬ linderblock (2) eingegossene Hülse ist, die aus speziellem Gleitmaterial besteht und daß die Kolbenlauffläche einen schrä¬ genΕintritt unter einem WinkelC entsprechend der kegelförmi¬ gen Kontur (54) des Zylinderblocks besitzt und daß der Winkel annähernd dem maximalen Schwenkwinkel des Schwenkkörpers (5) bzw. der Schrägscheibe (11) entspricht (Figur 1).
    17. Axialkolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zylin¬ derblock (2) gegen eine Steuerscheibe (31) anläuft, die nieren- förmige Durchbrüche (38) mit Dämpfungsschlitzen (34) besitzt und daß diese Steuerscheibe (31) automatisch um einen Winkelet um seine Zentralachse in Abhängigkeit zu einem Drehzahlsignal oder / und einem Drucksignal verdrehbar ist (Figur 7).
    18. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 17 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Steuer¬ scheibe (31) mit einem Kolben (32) in Wirkverbindung steht, der gegen den Druck einer Feder (33) hydraulisch oder elek¬ trisch verstellbar ist (Figur 7 und 8).
    19. Axialkolbenmasehine nach Anspruch 17 und 18 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die auto¬ matisch verstellbare Steuerscheibe (31) als Blechkörper mit eingestanzten nierenförmigen Durchbrüchen (38) und einge¬ stanzten.Dämpfungsschlitzen (34) ausgebildet ist.
    20. Axialkolbenmasehine nach mehreren der Ansprüche 1 bis 19 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,daß der mit einer kegelförmigen Stirnfläche (54) ausgebildete Zylinderblock (2) eingegossene bzw. metallisch verbundene Kolbenlaufhülsen (35) und eine angegossene oder aufgespritzte bzw. metallisch ver- ■ bundene Lauf lächenschicht am Zylinderboden (36) besitzt.
    21. Axialkolbenmasehine nach mehreren der Ansprüche 1 bis 20 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Glied (11; 6; 7; 8), bevorzugt der Sicherungsring (8), der form- plus kraftschlüssigen Niederhalterung (40) als Einstellglied mit verschiedenen Maßdicken gefertigt ist hinsichtlich eines rationellen Montageverfahrens (Figur 2).
    22. Axialkolbenmasehine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Nieder¬ halterung (71) für die Gleitschuhe (4) vorgesehen ist, in der Form, daß ein über einen Öldruck axial verschiebbares innen¬ liegendes Druckelement (Kalotte 66), das auf der Triebwelle (10) gelagert ist, gegen eine mit den Gleitschuhen (4) zusam¬ menwirkende Lochscheibe (68) drückt, wobei die Lochscheibe von innen her angedrückt wird (Figur 8, 9).
    23. Axialkolbenmasehine nach Anspruch 22 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Nieder¬ halterung (71) aus einer Kalotte (66) mit kugelförmiger An¬ drückfläche (67) besteht, die gegen eine entsprechende Kugel¬ fläche einer Lochscheibe (68) andrückt, und daß ein unter Öl- • druck axial verschiebbarer Kolben (64) über Zwischenglieder (Bolzen 65) axial gegen die Kalotte (66) andrückt (Figur 8).
    24. Axialkolbenmasehine nach mehreren der Ansprüche 1 bis 23 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die hydrau¬ lische oder / und federkraftschlüssige innenliegende Nieder¬ halterung (71) mit einer formschlüssigen oder / und einer formschlüssigen plus federkraftschlüssigen außenliegenden Nie¬ derhalterung(40) oder / und einer außenliegenden hydraulischen Niederhalterung (75) kombiniert ist (Figur- 8, 9, 2a).
    25. Axialkolbenmasehine nach Anspruch 22 bis 24 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein axial gegen die Kalotte (66) verschiebbarer Kolben (64) hydraulisch und über eine Feder (83) beaufschlagbar ist, wobei in einem Kolbenraum (25) eine stärkere Feder (24) untergebracht ist, die sich gegen den Zylinderblock (2) axial in Richtung Steuer¬ fläche (37) und in die andere Axialrichtung gegen die Trieb¬ welle (10) abstützt, und eine schwächere Feder (83), die sich gegen die Lochscheibe (68) über Zwischenglieder (64, 65, 66) und .in die andere Richtung gegen die stärkere Feder (62) bzw. einem Glied (Stützring 62) der Triebwelle (10) abstützt (Pig.9)l
    26. Axialkolbenmasehine nach Anspruch 22 bis 25 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Feder (24) über Zwischenglieder (64, 65, 66) sich gegen eine Loch¬ platte (68) der Niederhalte-Einrichtung auf der einen Seite ab¬ stützt und auf der anderen Seite sich am Zylinderblock (2) über ein entsprechendes Zwischenglied (22) abstützt, so daß der Zy¬ linderblock (2) gegen seine Steuerfläche (31; 37) federnd an¬ gedrückt wird und über die gleichen Federkräfte die Gleitschu¬ he "(4) der Kolben (3) niedergehalten werden und daß die Nieder¬ haltekräfte und Andrückkräfte durch einen drehzahlabhängigen oder / und lastabhängigen Druck im Kolbenraum (25; 70) zu¬ sätzlich verstärkt werden (ähnlich Figur 8, jedoch ohne Stütz¬ scheibe (62) ), wobei Feder (24) an Kolben (64) anliegt.
    27. Axialkolbenmasehine nach mehreren der Ansprüche 22 bis 26 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens zwei Ringkolben (22, 64) zwischen Triebwelle (10) und Zylinder¬ block (2) mit zwei unterschiedlich großen, wirksamen Kolben¬ flächen vorgesehen sind, um gleichzeitig üήgleichgroße hydrau¬ lische Anpreßkräfte auf die Niederhalterung (71) der Gleitschu¬ he (4) und den Zylinderblock (2) gegen die Steuerscheibe (37; 31 ) zu erzeugen.
    28« Axialkolbenmasehine nach mehreren der Ansprüche 1 bis 27 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der hydrau¬ lische Druck für die Niederhalte-Einrichtungen (40; 75; 71) oder / und die Einrichtungen zum Anpressen des Zylinderblocks (2) gegen die Steuerscheibe (37) ein drehzahlabhängiger Druck oder / und ein lastabhängier Druck oder / und ein Druck aus dem Versorgungs- und Speisedruck für die Hydrostatik bzw. für die Steuerung/Regelung ist.
    29. Axialkolbenmasehine nach mehreren der Ansprüche 1 bis 28 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die hydrau¬ lischen Niederhalterungen (75, 71, 85) für die Gleitschuhe (4) sowie die .hydraulische Einrichtung für die Stabilisierungsein¬ richtung (88; 89; 90) gleichzeitig mit den selben Hydraulik¬ drücken angesteuert werden, der z.B. ein drehzahlabhängiger Druck oder / und ein lastabhängiger Druck ist.
    30. Axialkolbenmasehine nach mehreren der Ansprüche 1 bis 29 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Steuer¬ scheibe (31) eine Grundeinsteilung unter dem Kriterium niedri¬ gen Geräuschverhaltens besitzt und last- oder / und drehzahl¬ abhängig, z.B. durch entsprechenden Steuerdruck innerhalb dem Verstellbereich Winkel /b veränderbar ist.
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