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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine mit einer Welle, die drehfest mit einer Schrägscheibe verbunden ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Wärmerückgewinnungssystem mit einer derartigen Axialkolbenmaschine.
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Bei Verbrennungsmotoren ist es bekannt, dass lediglich 40% der im Kraftstoff gespeicherten Energie zur Bewegung des Kolbens und damit zum Antrieb des Verbrennungsmotors genutzt werden. Die restliche im Rahmen der Verbrennung erzeugte Energie wird hauptsächlich durch entweichende Verbrennungsabgase in Form von Wärme aus dem Verbrennungsmotor abgeleitet. Zur Reduzierung derartiger Wärmeverluste und damit auch zur Steigerung der Effizienz des Verbrennungsmotors ist es bekannt, eine Axialkolbenmaschine mit dem Verbrennungsmotor zu koppeln.
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Aus der
DE 10 2011 118 622 A1 ist beispielsweise eine gattungsgemäße Axialkolbenmaschine mit einer Welle bekannt, welche drehfest mit einer Schrägscheibe verbunden ist. Koaxial zur Welle und ringförmig um diese sind dabei mehrere Zylinder angeordnet, in welchen jeweils gebaute und hohle Kolben translatorisch verstellbar angeordnet sind. Jeder dieser Kolben ist über ein zugehöriges Kalottenlager und einen Gleitstein mit der Schrägscheibe gekoppelt, wodurch eine Bewegung des jeweiligen Kolbens einen Antrieb der Schrägscheibe und damit ein Antreiben der Welle bewirkt. Über eine Steuerscheibe mit einer exzentrisch angeordneten Durchgangsöffnung wird dabei jede Einlassöffnung eines Zylinders bei jeder Umdrehung einmal überstrichen und dabei dem jeweiligen Zylinder Arbeitsmedium zugeführt. Im Zentralbereich der Axialkolbenmaschine ist um die Welle herum ein Hohlraum vorgesehen, der von der Steuerscheibe begrenzt ist, wobei die zu den Zylindern gehörenden Auslassöffnungen derart durch den Zylinderkopf geführt sind, dass über die außeraxiale Durchgangsöffnung in der umlaufenden Steuerscheibe eine temporäre Verbindung zwischen dem Hohlraum und dem Expansionsvolumen des Zylinders herstellbar ist. Hierdurch soll insbesondere der Wirkungsgrad gesteigert werden können.
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Aus der
DE 103 60 003 A1 ist eine Kolbenmaschine mit einem Gehäuse bekannt, in welchem eine Welle in zwei Drehlagern gelagert ist. Von diesen Drehlagern weist wenigstens eines einen Innenring auf, der ohne radiales Bewegungsspiel auf einem Tragbereich eines Lagerabschnitts der Welle sitzt. Um die Lebensdauer des wenigstens einen Drehlagers zu verlängern, entspricht die axiale Länge des Tragbereichs einem mittleren Bereich des Lagerabschnitts, wobei in beiden äußeren Bereichen ein radiales Bewegungsspiel zwischen den äußeren Bereichen und dem Innenring angeordnet ist.
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Aus der
DE 198 52 246 A1 ist eine Axialkolbenmaschine mit einem Gehäuse bekannt, in dem eine Welle drehbar gelagert und durch einen Dichtring abgebildet ist. Der Dichtring ist dabei in einem Ringspalt zwischen der Welle und einer Gehäusewand angeordnet und berührt mit seinem Innenrand die Welle. Zur Verhinderung oder Verminderung von Festkörperverschmutzungen im Bereich der Ecke zwischen dem Innenrand des Dichtrings und der Welle ist der Innenseite des Dichtrings axial gegenüberliegend eine Ringschulter an der Welle angeordnet.
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Aus der
DE 199 02 518 C2 ist eine Kolbenmaschine mit einem Gehäuse bekannt, das einen Gehäuseinnenraum umschließt, in dem eine Triebwelle drehbar gelagert ist. Diese Triebwelle durchsetzt eine Gehäusewand in einem Durchführungsloch und ist an dieser durch ein Wälzlager gelagert sowie durch einen außenseitig vom Wälzlager angeordneten Dichtring abgedichtet. Die Kolbenmaschine besitzt darüber hinaus eine Trennwand, die zwischen dem Dichtring und dem Wälzlager angeordnet ist und die einen Hauptraum, in welchem das Wälzlager angeordnet ist, von einem Nebenraum, der durch den Dichtring begrenzt abgedichtet ist, trennt. Zudem ist ein Umwälzkreislauf zwischen dem Hauptraum und dem Nebenraum vorgesehen, der von dem Einlasskanal und dem Auslasskanal getrennt ausgebildet ist. Über eine Fördereinrichtung wird dabei eine Strömung in dem Umwälzkreislauf erzeugt. Hierdurch soll insbesondere eine Kolbenmaschine geschaffen werden, die bei Vermeidung von schädlichen Beaufschlagungen des Dichtrings durch Druckschwankungen die Schmiegung und Kühlung eines Dichtrings gewährleistet.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Axialkolbenmaschine der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere einfacher herzustellen ist.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, erstmals einen Rotor einer Axialkolbenmaschine nicht einteilig bzw. einstückig, sondern in gebauter Art und Weise auszubilden. Erfindungsgemäß ist dabei auf einer Welle der Axialkolbenmaschine zumindest ein Funktionsteil mittels thermischem Fügeverfahren oder mittels Presssitz fixiert ist. Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine besitzt dabei in bekannter Weise den zuvor beschriebenen Rotor mit der Welle, welche drehfest mit einer Scheibe verbunden ist. Ringförmig um und koaxial zu dieser Welle sind Zylinder angeordnet, in welchen Kolben translatorisch verstellbar angeordnet sind. Jedem Zylinder ist dabei eine Einlassöffnung zugeordnet. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Welle als gebaute Welle ist es aufgrund heute bekannter hoch präziser Fügeverfahren deutlich einfacher, den Rotor der Axialkolbenmaschine, das heißt die Welle samt darauf fixierter Funktionsteile herzustellen. Bisherige Rotoren waren dabei oftmals einstückig ausgebildet, insbesondere gegossen, wodurch ein vergleichsweise hoher Nachbearbeitungsaufwand des gesamten Rotors, das heißt der Welle und der damit integral ausgeführten Funktionsteile bestand. Mit modernen Fügeverfahren kann somit die Herstellung des Rotors, das heißt der Welle und der darauf gefügten Funktionsteile deutlich vereinfacht und darüber hinaus deutlich variabler gestaltet werden, da flexibel und individuell lediglich diejenigen Funktionsteile auf der Welle gefügt werden, welche für die jeweilige Ausführungsform der Axialkolbenmaschine auch erforderlich sind. Zudem erübrigt sich der bisher erforderliche, sehr hohe Nachbearbeitungsaufwand, da sowohl die Welle als auch die Funktionsteile bereits vor dem Fügen fertig bearbeitet sind. Besonders das thermische Fügen wird bereits seit langem beim Fügen von beispielsweise Nocken auf Nockenwellen angewandt und ist dabei ein somit äußerst erprobter Fertigungsprozess.
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Zweckmäßig ist das Funktionsteil als Schrägscheibe, als Ventilkörper eines Walzenschieberventils oder als Lager ausgebildet. Bereits diese nicht abschließende Aufzählung lässt erahnen, dass als Funktionsteile nahezu sämtliche mit der Welle drehfest zu verbindenden Bauteile in Frage kommen und zwar unabhängig von deren Form, Gestalt oder Größe.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die Welle einen konstanten Außendurchmesser auf bzw. zumindest einen Funktionsabschnitt, auf welchem ein zugehöriges Funktionsteil fixierbar ist. Im Idealfall ist somit die Welle mit einigen wenigen Funktionsabschnitten ausgestattet, welche sich im Durchmesser nicht unterschieden. Hierdurch kann auf bisher erforderliche Anschläge in Axialrichtung verzichtet werden und eine Positionierung der Funktionsteile "frei" auf der Welle ermöglicht werden. Zur Fixierung sind auf den Funktionsteilen Referenzenflächen angeordnet, mit denen in der Fügeeinrichtung die Lage der Funktionsteile zur Welle, ähnlich wie bei einer bisher bekannten Nockenmontage auf einer Nockenwelle, bestimmt wird. Durch den konstanten Außendurchmesser der Welle kann diese beispielsweise als gezogenes Rohr ausgebildet werden, wodurch deutlich höhere Qualitätsanforderungen erfüllbar sind, als dies bei gegossenen Wellen möglich war.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Welle über eine Magnetkupplung mit einem anzutreibenden Aggregat verbunden. Die Axialkolbenmaschine ist üblicherweise über einen entsprechenden ethanolhaltigen Kreislauf mit einem Wärmetauscher mit dem Verbrennungsmotor verbunden. Die aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßenen heißen Abgase erzeugen dabei die für die Verdampfung des Ethanols erforderliche Energie, so dass dieses in den Zylindern expandieren und die Axialkolbenmaschine antreiben kann. Da derartiges Ethanol jedoch leicht entflammbar ist, muss die Axialkolbenmaschine unbedingt hermetisch abgedichtet sein, um ein unbeabsichtigtes Entweichen des Ethanols auf jeden Fall verhindern zu können. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Magnetkupplung, beispielsweise anstatt eines radialen Wellendichtrings, kann eine absolut hermetische Abdichtung problemlos erreicht werden, da eine Übertragung des Drehmoments ausschließlich aufgrund von Magnetfeldern erfolgt. Eine derartige Magnetkupplung bietet darüber hinaus den großen Vorteil, dass Reibungsverluste insbesondere im Bereich einer Dichtung wegfallen, welche einen vergleichsweise großen Verlust des Wirkungsgrades bedeuten können. Generell ist dabei auch denkbar, dass die Magnetkupplung als Getriebe ausgebildet ist, wodurch eine nahezu beliebige Übersetzung der Drehgeschwindigkeit der Welle auf ein nachfolgendes über die Magnetkupplung gekoppeltes anzutreibendes Aggregat möglich ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist auf der Schrägscheibe ein Kollektor, insbesondere in der Art eines Schwamms oder eines Vlies angeordnet, welcher aus dem aus den Zylindern ausgestoßenen Arbeitsmedium Öl abscheidet und sammelt. Zum Antrieb der Axialkolbenmaschine wird üblicherweise ein Ethanolgemisch verwendet, welches von Verbrennungsabgasen des Verbrennungsmotors über einen Wärmetauscher erhitzt wird und anschließend in den Zylindern der Axialkolbenmaschine expandiert. Nach der Expansion wird das Ethanolgemisch aus den Zylindern ausgestoßen, wobei dieses Ethanolgemisch aerosol mitgeführte Bestandteile enthält. Diese Ölbestandteile werden beispielsweise beim Aufprall auf die Schrägscheibe und/oder die Welle abgeschieden und über den erfindungsgemäß vorgesehenen Kollektor an einer vordefinierten Stelle gesammelt um weitere Schmierfunktionen, beispielsweise für ein Kalottenlager und/oder einen Gleitstein, genutzt zu werden. Das durch den Kollektor abgeschiedene bzw. dort gesammelte Öl kann beispielsweise durch die Fliehkraftwirkung in den Bereich der Kalottenlager bzw. der Gleitsteine abgeschleudert werden, wodurch diese zuverlässig geschmiert werden können. Hierfür ist der Kollektor beispielsweise so angeordnet, dass das darin gesammelte Öl fliehkraftbedingt an das Kalottenlager und/oder den Gleitstein gespritzt werden kann.
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Zweckmäßig weist die Schrägscheibe einen schrägen Öldurchlass auf, durch welchen das abgeschiedene und vom Kollektor gesammelte Öl an die Unterseite der Schrägscheibe gelangen und von dort in Richtung des Kalottenlagers und/oder des Gleitsteins gespritzt werden kann. Durch den schrägen Öldurchlass ist somit eine beidseitige Schmierung des Kalottenlagers bzw. der Gleitsteine möglich. Der Auslass des Öldurchlasses an der Unterseite der Schrägscheibe liegt dabei radial außerhalb des Einlasses an der Oberseite, so dass der Öldurchtritt aufgrund von Fliehkräften bewirkt wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist in der Welle ein Ölführungskanal vorgesehen, der vom Kollektor zu einem Lager und/oder zu einer Labyrinthdichtung der Welle am Gehäuse führt. Ein Ansaugen des im Kollektor gesammelten Öls durch den Ölführungskanal kann dabei beispielsweise entweder nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe durch eine geringe Menge durchströmten Hochdruckgases bzw. durch eine Förderwirkung einer in einem Dichtungsbereich angeordneten Labyrinthdichtung erfolgen. Die Labyrinthdichtung fördert dabei vom kleineren Durchmesser zum größeren Durchmesser hin, bzw. durch die radial stehenden Dichtspalte durch eine Schleuderwirkung das erforderliche Öl. Die Labyrinthdichtung selbst besitzt dabei zudem die Aufgabe, den eigentlichen radialen Wellendichtring vor Druckstößen zu schützen und dient darüber hinaus als Dichtung zum Druckraum hin. Der Totraumbereich des radialen Wellendichtringes, der durch den Kollektor und den Ölführungskanal durch die Welle mit Frischöl versorgt wird, muss dabei unbedingt eine Durchströmung erfahren, damit die im Wellendichtring entstehende Wärme zuverlässig abgeleitet werden kann. Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Ölführungskanal innerhalb der Welle ist somit nicht nur die Schmierung eines Lagers, sondern zudem auch die Kühlung eines radialen Wellendichtrings problemlos möglich.
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Zweckmäßig ist die Welle über zumindest ein als Wälzlager ausgebildetes Festlager gelagert, wobei das Festlager als angestelltes Kugellager ausgebildet ist. Ein derartiges Wälzlager kann beispielsweise zwei benachbarte Kugellager aufweisen, wobei deren Innenringe jeweils durch einen Presssitz auf der Welle montiert werden. Eine axiale Abstützung am Gehäuse erfolgt dabei über einen Außenring des ersten Kugellagers. Der Innenring des zweiten Kugellagers wird dabei nach dem Einbau der Welle in das Gehäuse noch nachgedrückt, wodurch ein Axialspiel eliminiert werden kann und zwar ohne aufwändige Verschraubung, Ausgleichselemente oder Tellerfedern, die ansonsten erforderlich wären, um das nichterwünschte Axialspiel zu eliminieren. Ein derartiges Axialspiel bewirkt nämlich eine unerwünschte Toleranz bei den jeweiligen Kolben, und damit ein Schadvolumen, welches den Wirkungsgrad ebenfalls negativ beeinflusst.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
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1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine mit gebauter welle und Magnetkupplung,
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2 eine Darstellung wie in 1, jedoch ohne Magnetkupplung und mit Ölführungskanal in der Welle.
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Entsprechend den 1 und 2, weist eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine 1, welche beispielsweise Bestandteil eines nicht näher gezeigten Wärmerückgewinnungssystems 2 eines Kraftfahrzeuges sein kann, einen Rotor 37 mit einer Welle 3 auf, welche drehfest mit einer Schrägscheibe 4 verbunden ist. Um die Welle 3 herum und koaxial zu dieser angeordnet sind vorzugsweise zumindest vier Zylinder 5, in welchen gebaute und hohle Kolben 6 translatorisch verstellbar angeordnet sind. Jeder dieser Kolben 6 ist dabei über ein Kalottenlager 7 und einen Gleitstein 8 mit der Schrägscheibe 4 zum Antrieb der Welle 3 gekoppelt. Jedem Zylinder 5 ist darüber hinaus eine Einlassöffnung 9 zugeordnet. Die Axialkolbenmaschine 1 besitzt dabei eine Steuerscheibe 10, die die jeweilige Einlassöffnung 9 abdeckt und eine exzentrisch angeordnete Durchgangsöffnung 11 besitzt. Die Steuerscheibe 10 ist dabei drehfest mit der Welle 3 verbunden. Bei jeder Umdrehung der Steuerscheibe 10 überstreicht deren Durchgangsöffnung 11 jeweils einmal jede Einlassöffnung 9 und ermöglicht dadurch einen Zutritt von Arbeitsmedium in den zugehörigen Zylinder 5. Das Arbeitsmedium, insbesondere ein Ethanolgemisch, wird dabei zuvor in einem Sammelraum 12 unter Druck gesammelt, wobei dieser Sammelraum 12 beispielsweise über einen Wärmetauscher mit einem Abgasstrang eines Verbrennungsmotors wärmeübertragend verbunden werden kann. In dem Sammelraum 12 wird das durch die Abgaswärme des Abgasstrangs erhitztes und unter Druck stehendes Ethanolgemisch gesammelt, bevor es zur Expansion und damit zum Antrieb der Axialkolbenmaschine 1 in den jeweiligen Zylinder 5 geleitet wird.
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Erfindungsgemäß ist nun bei den gemäß den 1 und 2 dargestellten Axialkolbenmaschinen 1 der Rotor 37, als gebauter Rotor 37 ausgebildet, wobei auf der Welle 3 zumindest ein Funktionsteil 13 mittels thermischen Fügeverfahren oder mittels Presssitz fixiert ist. Der Vorteil eines gebauten Rotors 37 ist dabei klar ersichtlich, da nunmehr nicht mehr der gesamte Rotor 37, d.h. die Welle 3 und die Funktionsteile 13, beispielsweise die Schrägscheibe 4, ein Lager 14, 28, eine Steuerscheibe 10 oder ein Ventilkörper 15 zusammen hergestellt werden müssen, sondern einzeln und dadurch deutlich einfacher. Insbesondere entfällt auch eine aufwändige Nachbearbeitung, die bei bisheriger Welle mit einstückig damit ausgebildeten Funktionsteilen zwingend erforderlich war. Die Funktionsteile 13, d.h. beispielsweise die Schrägscheibe 4, der Ventilkörper 15 des Walzenschieberventils und/oder das Lager 14, 28 sind dabei vorzugsweise über einen thermischen Presssitz, alternativ aber auch über einen Längs- oder Querpresssitz auf der Welle 3 fixiert. Die Welle 3 weist dabei vorzugsweise einen konstanten Außendurchmesser auf und kann insbesondere als gezogenes und damit qualitativ höchstwertig herstellbares Rohr ausgebildet sein. Zudem weist die Welle 3 mindestens einen Funktionsabschnitt 16 auf, auf welchem ein zugehöriges Funktionsteil 13, d.h. beispielsweise die Schrägscheibe 4 oder die Steuerscheibe 10, fixierbar ist. Vorzugsweise ist somit die Welle 3 als durchgehendes Rohr mit einigen Funktionsabschnitten 16 ausgebildet, welche sich jedoch in ihrem Durchmesser nicht unterscheiden. Hierdurch kann insbesondere auf bisher erforderliche Anschläge in Axialrichtung verzichtet und die Positionierung der Funktionsteile 13 "frei" auf der Welle 3 erreicht werden. Hierfür sind auf den Funktionsteilen 13 Referenzflächen angeordnet, mit denen in der Fügeeinrichtung die Lage der einzelnen Funktionsteile 13 zur Welle 3 bestimmt wird. Dies kann dabei ähnlich einer bereits seit langem bekannten Montage von Nocken auf einer Nockenwelle erfolgen.
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Betrachtet man die 1 weiter, so kann man erkennen, dass die Welle 3, das heißt der Rotor 37, über eine Magnetkupplung 17 mit einem anzutreibenden Aggregat 18 verbunden ist. Eine derartige Magnetkupplung 17 kann beispielsweise an Stelle eines üblicherweise in diesem Bereich eingesetzten radialen Wellendichtring 19 (vgl. 2) eingesetzt werden und ermöglicht eine hermetische Abdichtung der Axialkolbenmaschine 1 nach außen, wodurch insbesondere ein unerwünschter Austritt des leicht entflammbaren Ethanolgemisches zuverlässig vermieden werden kann. Zudem entfallen auch Reibungsverluste im Bereich einer Dichtung, beispielsweise einer Labyrinthdichtung 20, so dass eine besonders leichte Lagerung der Welle 3 erreicht werden kann. Die Magnetkupplung 17 kann darüber hinaus als Getriebe ausgebildet sein, insbesondere als Magnetgetriebe, und eine Übersetzung der Drehzahl ermöglichen. Die Magnetkupplung 17 kann auch von der Abtriebsseite her im Falle eines Mitschleppens der Axialkolbenmaschine 1 durch den Abtrieb, beispielsweise durch eine mechanische Kopplung mit dem Antriebsstrang eines LKWs oder eines PKWs, als Überlastkupplung dienen, um Beschädigungen zu vermeiden. Eine derartige Überlastkupplung, die als Magnetkupplung 17 ausgebildet ist, bewirkt ein Durchrutschen, sofern das Drehmoment die hierfür erforderlichen Magnetkräfte in der Magnetkupplung 17 übersteigt.
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In der Magnetkupplung 17 können beispielsweise Eisenstäbe 21 vorgesehen werden, mit welchen die Übersetzungswirkung realisiert werden kann. Zwischen den Eisenstäben 21 und einem Antriebsrotor 22, welcher drehfest mit der Welle 3 verbunden ist, ist eine Dichthülse 23 angeordnet, welche die hermetische Abdichtung der Axialkolbenmaschine 1 ermöglicht. Über eine Passfeder 24 erfolgt dabei die Drehmomentübertragung von der Welle 3 auf den Antriebsrotor 22.
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Betrachtet man nochmals die 1 und 2, so kann man erkennen, dass auf der Schrägscheibe 4 ein Kollektor 25, insbesondere in der Art eines Schwamms oder eines Vlieses, angeordnet ist, welcher zum Sammeln von Öl dient. Dieses Öl wird ursprünglich in dem Ethanolgemisch aerosol mitgeführt und nach dem Arbeitstakt aus den Zylindern 5 ausgestoßen. Beim Ausstoßen des ölnebelhaltigen Ethanolgemisches prallt dieses entweder an eine nichtgezeigte Prallplatte, an die Schrägscheibe 4 und/oder an die Welle 3, wodurch das aerosol im Ethanolgemisch enthaltene Öl abgeschieden wird. Anschließend läuft dies aufgrund von Schwerkraft bzw. Fliehkraft in Richtung des Kollektors 25 und wird dort gesammelt. Hierdurch kann die Bildung eines Schmiermitteldepots erreicht werden, wobei aus diesem Öl- bzw. Schmiermittel fliehkraftbedingt an das Kalottenlager 7 und/oder den Gleitstein 8 gespritzt werden kann und diese dadurch schmiert.
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Die Schrägscheibe 4 durchdringend ist ein schräger Öldurchlass 26 vorgesehen, durch welchen abgeschiedenes Öl vom Kollektor 25 an die Unterseite der Schrägscheibe 4 gelangen und von dort ebenfalls fliehkraftbedingt in Richtung des Kalottenlagers 7 und/oder des Gleitsteins 8 gespritzt werden kann.
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Innerhalb der Welle 3 kann darüber hinaus ein Ölführungskanal 27 vorgesehen sein, der vom Kollektor 25 zu einem Lager 14, 28, 28' und/oder zur Labyrinthdichtung 20 der Welle 3 am Gehäuse 29 führt. Der im Ölführungskanal 27 geförderte Schmiermittelstrom bzw. Ölstrom kann dabei entweder nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe durch eine geringe Menge durchströmten Hochdruckgases bzw. durch eine Förderwirkung einer im Dichtungsbereich angeordneten Labyrinthdichtung 20 erfolgen. Die Labyrinthdichtung 20 dient dabei dem Schutz des radialen Wellendichtrings 19 vor Druckstößen und dient darüber hinaus als Abdichtung der Axialkolbenmaschine 1. Über die radialen im Bereich der Labyrinthdichtung 20 angeordneten Abschnitte des Ölführungskanals 27 wird Schmieröl aus dem Kollektor 25 angesaugt, wobei die Saugwirkung durch die gestufte Labyrinthdichtung 20 erzeugt wird. Die Labyrinthdichtung 20 fördert dabei vom kleineren Durchmesser zum größeren Durchmesser bzw. durch die radial stehenden Dichtspalte aufgrund der dort wirkenden Schleuderwirkung. Durch das Ansaugen von Schmieröl aus dem Kollektor 25 kann der radiale Wellendichtring 19 geschmiert und die in diesem entstehende Wärme abgeleitet werden.
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Ein Teil der Labyrithdichtung 20 wird dabei durch die Welle 3 selbst gebildet, die im Bereich des Durchbruchs durch das Gehäuse 29 stufenartig verjüngt ausgebildet ist. Die Welle 3 selbst ist darüber hinaus über zumindest ein als Wälzlager ausgebildetes Festlager 28' gelagert, wobei das Festlager 28' als angestelltes Kugellager ausgebildet ist. Das Festlager 28' gemäß der 1 weist dabei zwei benachbart zueinander angeordnete Kugellager auf, mit jeweils einem Außenring 31, 31' und einem Innenring 32, 32'. Bei der Montage der Welle 3 in der Axialkolbenmaschine 1 wird somit zunächst der Außenring 31 des ersten Kugellagers in eine entsprechende Ausnehmung am Gehäuse 29 eingelegt, wobei der Außenring 31 an einem Axialanschlag 33 eines Steges 34 des Gehäuses 29 anstößt. Anschließend werden die einzelnen, beispielsweise in einem Käfig gefassten Kugeln und die Welle 3 mit dem darauf gefügten Innenring 32 eingeschoben. Anschließend wird das zweite Kugellager montiert, wobei nach dem Einbau der Welle 3 der Innenring 32' des zweiten Kugellagers nachgedrückt und dadurch ein Axialspiel dieses Festlagers 28' eliminiert wird. Gesichert werden kann das Festlager 28' beispielsweise durch einen Sprengring 35, welcher den Innenring 32' des zweiten Kugellagers an einem ungewollten axialen Zurückbewegen hindert.
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Auf generell gleiche Weise kann auch das Lager 14 (vgl. 2) geschmiert werden, wobei dieses außerhalb des Strömungsbereiches und dadurch ideal hinsichtlich einer Schmierung platziert ist. Zudem liegt das Lager 14 außerhalb des Hochdruckbereichs, welcher beispielsweise im Sammelraum 12 gegeben ist.
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Eine weitere Lagerung der Welle 3 kann beispielsweise in zumindest einem als Gleitlager ausgebildetes Loslager 36 in Radialrichtung erfolgen, wobei das Loslager 36, insbesondere dessen Gleitkörper eine Polymerbeschichtung aufweisen kann, insbesondere ein Polymer mit einem PTFE-Anteil. Es können insbesondere die Gleiteigenschaften verbessert und ein Reibungswiderstand reduziert werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 1 und insbesondere deren gebauter Welle 3 lässt sich diese vergleichsweise einfach, aber dennoch qualitativ höchstwertig fertigen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011118622 A1 [0003]
- DE 10360003 A1 [0004]
- DE 19852246 A1 [0005]
- DE 19902518 C2 [0006]