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DE102015222120A1 - Axialkolbenmaschine - Google Patents

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DE102015222120A1
DE102015222120A1 DE102015222120.2A DE102015222120A DE102015222120A1 DE 102015222120 A1 DE102015222120 A1 DE 102015222120A1 DE 102015222120 A DE102015222120 A DE 102015222120A DE 102015222120 A1 DE102015222120 A1 DE 102015222120A1
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DE
Germany
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axial piston
piston machine
rotor
combustion engine
internal combustion
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102015222120.2A
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English (en)
Inventor
Michael Bucher
Christoph Fiala
Mirko Günther
Michael Hötger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
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Publication date
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
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Priority to CN201680065244.5A priority patent/CN108350866A/zh
Priority to PCT/EP2016/077175 priority patent/WO2017081102A1/de
Priority to US15/774,938 priority patent/US20190257215A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine (1), – mit einem in einem Gehäuse (2) drehbar gelagerten Rotor (3), – mit ringförmig um den Rotor (3) angeordneten Zylindern (4), in welchen Kolben (5) translatorisch verstellbar angeordnet sind, Erfindungswesentlich ist dabei, dass eine mit dem Rotor (3) koppelbare Startereinrichtung (7) vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass sie zum Starten der Axialkolbenmaschine (1) ein impulsartiges Drehmoment auf den Rotor (3) ausübt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten Rotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Axialkolbenmaschine sowie ein Verfahren zum Starten einer solchen Axialkolbenmaschine.
  • Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl gattungsgemäßer Axialkolbenmaschinen mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten Rotor sowie ringförmig um diesen angeordnete Zylinder bekannt, in welchen Kolben translatorisch verstellbar angeordnet sind. Derartige Axialkolbenmaschinen werden bspw. in Wärmerückgewinnungssystemen in Kraftfahrzeugen als Expansionsmaschinen eingesetzt. Hierdurch soll insbesondere ein Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verbessert werden, da insbesondere über die Abgase bislang mehr als 30% der Energie als Verlustwärme ungenutzt in die Atmosphäre abgeleitet wird.
  • Aus der WO 2011/012441 A1 ist eine Antriebseinrichtung einer Brennkraftmaschine und einer mit einem Antriebsstrang der Antriebseinrichtung koppelbare Expansionsmaschine bekannt, die in einem geschlossenen Dampfkreislauf angeordnet und dessen Arbeitsmedium durch die im Betrieb der Brennkraftmaschine anfallende Verlustwärme verdampft wird. Die Expansionsmaschine ist dabei mit einem im Betrieb der Antriebseinrichtung drehenden Element einer der Brennkraftmaschine nach geordneten Getriebeanordnung koppelbar bzw. gekoppelt. Hierdurch soll insbesondere eine bessere Integration der Expansionsmaschine in die Antriebseinrichtung erreicht werden können.
  • Bekannte Wärmerückgewinnungssysteme in Kraftfahrzeugen benötigen nach dem Start der Brennkraftmaschine eine gewisse Zeit, bis ein Arbeitsmedium im Wärmerückgewinnungssystem soweit erhitzt und verdampft ist, dass eine damit angetriebene Axialkolbenmaschine oder generell eine Expansionsmaschine gestartet werden kann. Bis zum Erreichen des vordefinierten Drucks bzw. der vordefinierten Temperatur wird das erhitzte bzw. verdampfte Arbeitsmedium nicht zum Antrieb der Axialkolbenmaschine, wohl aber zu deren Erwärmung verwendet, wozu das verdampfte Arbeitsmedium bspw. über einen Bypass vorbei an den Zylindern der Axialkolbenmaschine durch ein Gehäuse derselben geleitet wird. Sobald der für den Start erforderliche Druck und/oder die erforderliche Temperatur vorhanden sind, wird das verdampfte Arbeitsmedium in den offenen Zylinder der Axialkolbenmaschine eingeleitet, wobei dies unter ungünstigen Umständen jedoch nicht ausreicht, um die Axialkolbenmaschine starten zu können, da eine gewissen Losbrechreibung überwunden werden muss.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Axialkolbenmaschine der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch ein zuverlässiges Starten auszeichnet.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer an sich bekannten Axialkolbenmaschine eine Startereinrichtung vorzusehen, welche zum Starten der Axialkolbenmaschine ein impulsartiges Drehmoment auf den Rotor ausüben und diesen dadurch anstoßen bzw. "losbrechen" kann. Die erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine weist dabei in bekannter Weise einen in einem Gehäuse drehbar gelagerten Rotor sowie ringförmig um diesen Rotor angeordnete Zylinder auf, in denen Kolben translatorisch verstellbar angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist nun die mit dem Rotor koppelbare Startereinrichtung vorgesehen, die derart ausgebildet ist, dass sie zum Starten der Axialkolbenmaschine das impulsartige Drehmoment auf den Rotor ausübt und dadurch die unter Umständen erforderliche Losbrechreibung beim Starten der Axialkolbenmaschine, die durch den alleine an einem Zylinder anliegenden Druck des verdampften Arbeitsmediums unter Umständen nicht überwunden werden kann, überwindet. Mit der erfindungsgemäßen Startereinrichtung ist es somit möglich, eine in einem Wärmerückgewinnungssystem eines Kraftfahrzeugs angeordnete Axialkolbenmaschine zuverlässig zu starten, wodurch die Funktionssicherheit einer solchen Axialkolbenmaschine deutlich erhöht werden kann.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die Startereinrichtung eine Hülse mit zumindest einer innenliegenden Erhebung auf, während eine Welle des Rotors zumindest einen radial nach außen federvorgespannten Rollenstößel besitzt, der auf einer Innenumlaufbahn der Hülse entlangläuft, auf der auch die zumindest Erhebung angeordnet ist. Die Erhebung weist dabei üblicherweise eine steile und eine gegenüberliegende flache Flanke auf, wobei die Drehrichtung der Hülse relativ zur Welle so ausgerichtet ist, dass die Erhebung mit ihrer steilen Flanke den Rollenstößel anstößt und dadurch den zum Starten der Axialkolbenmaschine unter Umständen erforderlichen Drehimpuls auf die Welle und damit den Rotor der Axialkolbenmaschine aufbringt. Die zumindest eine Erhebung, welche bspw. als eine Art Nockenerhebung ausgebildet sein kann, kann dabei einen integralen Bestandteil der Hülse bilden, so dass die gesamte Hülse samt innenliegender Erhebung bspw. einstückig ausgebildet sein kann, insbesondere auch zusammen mit einer Abtriebswelle der Axialkolbenmaschine. Denkbar ist hierbei insbesondere, dass die Hülse durch ein entsprechendes Umformverfahren hergestellt wird, wobei selbstverständlich auch denkbar ist, dass die Hülse zunächst mit zylindrischem Innenumfang hergestellt und anschließend die zumindest eine Erhebung mittels eines entsprechenden Dreh- oder Fräswerkzeugs eingebracht wird. Durch den zumindest einen radial nach außen federvorgespannten Rollenstößel kann zu jeder Zeit gewährleistet werden, dass dieser auf der Innenumlaufbahn der Hülse anliegt und dort umläuft, wobei eine Federvorspannung bspw. durch ein einfaches Schraubenfederelement bewirkt werden kann.
  • Dabei kann die Startereinrichtung auch eine Hülse mit zwei gegenüber und innenliegenden Erhebungen aufweisen, wobei die Welle des Rotors zumindest zwei radial nach außen federvorgespannte Rollenstößel besitzt, die auf der Innenumlaufbahn in der Hülse entlanglaufen, auf der auch die Erhebungen angeordnet sind.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist eine Freilaufeinrichtung vorgesehen, die den Rotor mit der Abtriebswelle antreibend verbindet oder von dieser trennt. Eine derartige Freilaufeinrichtung ist erforderlich, da die Abtriebswelle zunächst lediglich über die Startereinrichtung einen Drehimpuls auf die Welle und damit den Rotor der Axialkolbenmaschine ausüben soll, ein Antrieb und damit ein Mitschleppen des Rotors jedoch verhindert werden soll. Demzufolge ist beim Startvorgang der Axialkolbenmaschine die Freilaufeinrichtung zunächst geöffnet, so dass der seitens der Brennkraftmaschine über die Abtriebswelle eingetragene Drehimpuls (impulsartiges Drehmoment) zunächst über die Startereinrichtung auf die Welle aufgebracht werden kann. Nach dem Starten der Axialkolbenmaschine und nach Aufnahme des Rotors an Drehzahl wird die Freilaufeinrichtung geschlossen, wodurch die Drehzahl des Rotors mit der Drehzahl der Abtriebswelle synchronisiert und ein Drehmomenteintrag der Axialkolbenmaschine über die Abtriebswelle in bspw. einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs erfolgen kann. Eine kraftübertragende Verbindung zwischen der Abtriebswelle der Axialkolbenmaschine und dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs kann dabei bspw. über ein entsprechendes Getriebe, ebenfalls wiederum mit bspw. einer Freilaufeinrichtung, realisiert werden, wobei die Freilaufeinrichtung insbesondere ein Bremsen des Antriebsstrangs durch die Axialkolbenmaschine bei einer niedrigeren Drehzahl derselben verhindern soll.
  • Zweckmäßig weist die zumindest eine Erhebung eine Höhe h zwischen 2,0 mm und 5,0 mm, vorzugsweise von 3,7 mm auf. Eine derartige Erhebung ermöglicht den Eintrag des zum Starten der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine erforderlichen, impulsartigen Drehmoments von 1–2 Nm, womit ein zuverlässiges Starten der Axialkolbenmaschine erreicht werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, die über ein Getriebe mit einem Antriebsstrang gekoppelt ist, mit einem Wärmerückgewinnungssystem auszustatten, in welches eine zuvor beschriebene Axialkolbenmaschine integriert ist. Das Wärmerückgewinnungssystem besitzt darüber hinaus einen vom Abgas der Brennkraftmaschine beheizbaren Verdampfer, eine Pumpe zur Umwälzung eines Arbeitsmediums, einen Kondensator sowie die besagte Axialkolbenmaschine. Ein derartiges Kraftfahrzeug kann im Vergleich zu herkömmlichen Kraftfahrzeugen deutlich wirtschaftlicher betrieben werden, da der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine durch die Nutzung der Verlustwärme der Abgase deutlich gesteigert werden kann. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine kann zudem gewährleistet werden, dass diese auch bei Auftreten einer durch den Dampfdruck des Arbeitsmediums alleine nicht überwindbaren Losbrechreibung zuverlässig gestartet werden kann. Die Brennkraftmaschine kann dabei bspw. als Dieselmotor ausgebildet sein.
  • Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Verfahren zum Starten einer Axialkolbenmaschine nach einem der vorherigen Absätze in einem Kraftfahrzeug anzugeben, bei welchem zunächst die Brennkraftmaschine gestartet wird. Anschließend wird das von der Brennkraftmaschine ausgestoßene Abgas in einen Verdampfer des Wärmerückgewinnungssystems geleitet, um dort ein Arbeitsmedium zu erhitzen und zu verdampfen. Bevor jedoch das Arbeitsmedium einen vordefinierten Druck und/oder eine vordefinierte Temperatur erreicht hat, wird dies über die Pumpe zur Axialkolbenmaschine geleitet, dort jedoch nicht in die Zylinder eingeleitet, sondern bspw. über einen Bypass an diesen vorbei geführt und lediglich zur Erwärmung der Axialkolbenmaschine genutzt. Hat das Arbeitsmedium seine vordefinierte Temperatur und/oder seinen vordefinierten Druck erreicht, wird es in den geöffneten Zylinder der Axialkolbenmaschine eingeleitet, wodurch die Axialkolbenmaschine gestartet werden kann. Kann jedoch eine vorhandene Losbrechreibung durch das Einleiten des verdampften Arbeitsmediums in den zugehörigen Zylinder nicht überwunden werden, würde die Axialkolbenmaschine nicht starten. Aus diesem Grund übt nun die Brennkraftmaschine über ihre Abtriebswelle einen Drehimpuls auf die Startereinrichtung und über diese ein impulsartiges Drehmoment auf den Rotor aus, wodurch die unter Umständen vorhandene Losbrechreibung zuverlässig überwunden und die Axialkolbenmaschine zuverlässig gestartet werden können. Bei Erreichen einer vordefinierten Drehzahl des Rotors der Axialkolbenmaschine wird anschließend die Freilaufeinrichtung geschlossen und dadurch die Axialkolbenmaschine antreibend und krafteinleitend mit dem Antriebsstrang verbunden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf jeden Fall ein zuverlässiges Starten der Axialkolbenmaschine gewährleistet werden.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • 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.
  • 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.
  • Dabei zeigen, jeweils schematisch,
  • 1 eine Längsschnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine,
  • 2 einen Querschnitt durch die Axialkolbenmaschine entlang der Schnittebene A-A,
  • 3 ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einem Wärmerückgewinnungssystem, in welches eine Axialkolbenmaschine gemäß der 1 eingebunden ist,
  • 4 eine Darstellung wie in 2, jedoch mit zwei gegenüber und innenliegenden Erhebungen und zwei radial nach außen federvorgespannten Rollenstößeln.
  • Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Axialkolbenmaschine 1 einen in einem Gehäuse 2 drehbar gelagerten Rotor 3 auf. Ringförmig um den Rotor 3 sind dabei Zylinder 4 angeordnet, in welchen Kolben 5 translatorisch verstellbar angeordnet sind. Nicht gezeigt sind bspw. ein Zylinderkopf sowie eine Taumelscheibe, über welche die einzelnen Kolben 5 drehmomentübertragend mit dem Rotor 3 bzw. einer Welle 6 des Rotors 3 gekoppelt sind. Erfindungsgemäß vorgesehen ist eine mit dem Rotor 3 bzw. dessen Welle 6 koppelbare Startereinrichtung 7, die derart ausgebildet ist, dass sie zum Starten der Axialkolbenmaschine 1 ein impulsartiges Drehmoment auf den Rotor 3 ausübt.
  • Die Startereinrichtung 7 besitzt dabei eine Hülse 8 (vgl. auch die 2) mit zumindest einer innenliegenden Erhebung 9, bspw. einem Nockenberg (vgl. auch die 2). Dabei kann die Startereinrichtung 7 auch eine Hülse 8 mit zwei gegenüber und innenliegenden Erhebungen 9 aufweisen (vgl. 4). Die Welle 6 des Rotors 3 wiederum besitzt einen radial nach außen federvorgespannten Rollenstößel 10, der auf einen Innenumlaufbahn 11 in der Hülse 8 entlangläuft, wobei auf dieser Innenumlaufbahn 11 auch die Erhebung 9 angeordnet ist (vgl. 2), wobei auch hier alternativ vorgesehen sein kann, dass die Welle 6 des Rotors 3 zwei oder mehr radial nach außen federvorgespannte Rollenstößel 10 aufweist. Betrachtet man dabei die 4, so kann man erkennen, dass die beiden Rollenstößel 10 ineinander geführt sind. Die Hülse 8 ist dabei drehmomentübertragend mit einer Abtriebswelle 12 der Axialkolbenmaschine 1 verbunden. Die Hülse 8 kann dabei sogar einen integralen Bestandteil dieser Abtriebswelle 12 bilden.
  • Eine radiale Höhe h der zumindest einen Erhebung 9 beträgt bspw. zwischen 2 mm und 5 mm, vorzugsweise ca. 3,7 mm. Die zumindest eine Erhebung 9 weist dabei eine steile Flanke 31 sowie eine flache Flanke 32 auf (vgl. 2), wobei die Hülse 8 derart relativ zur Welle 6 des Rotors 3 dreht, dass die Rolle 21 des Rollenstößels 10 zunächst über die steile Flanke 31 auf die Erhebung 9 aufläuft und über die flache Flanke 32 abläuft, so dass die Erhebung 9 auch tatsächlich impulsartiges Drehmoment auf den Rotor 3 ausüben kann.
  • Darüber hinaus vorgesehen ist eine Freilaufeinrichtung 13, die den Rotor 3 bzw. die Welle 6 mit der Abtriebswelle 12 antreibend verbindet oder von dieser trennt. Über die Freilaufeinrichtung 13 kann insbesondere verhindert werden, dass eine Brennkraftmaschine 14 (vgl. 3) nicht nur über einen Antriebsstrang 15 und ein Differenzial 16 Räder 17 eines Kraftfahrzeugs 18 antreibt, sondern zusätzlich auch die Axialkolbenmaschine 1.
  • Der bzw. die Rollenstößel 10 wiederum ist/sind in einer Nut 19 der Welle 6 angeordnet und mittels eines Federelements 20, bspw. mittels einer kostengünstigen Schraubenfeder, mit der jeweiligen Rolle 21 gegen die Innenumlaufbahn 11 vorgespannt. Rein theoretisch könnte dabei selbstverständlich der Rollenstößel 10 auch als Gleitstößel oder mit einer Kugel ausgebildet sein. Gemäß der 4 ist zu erkennen, dass sogar beide Rollenstößel 10 mit nur einem einzigen Federelement 20 gegen die Innenumlaufbahn vorgespannt sind.
  • Betrachtet man nun das Kraftfahrzeug 18 gemäß der 3, so weist dieses außer der Brennkraftmaschine 14 ein Wärmerückgewinnungssystem 22 mit einem von dem Abgas der Brennkraftmaschine 14 beheizbaren Verdampfer 23, einer Pumpe 24 sowie einem Kondensator 25 auf. Der Verdampfer 23 ist dabei als Wärmeübertrager ausgebildet, der die Wärmeenergie vom Abgas 26 an ein Arbeitsmedium 27 überträgt. Mittels des erhitzten bzw. verdampften Arbeitsmediums 27 kann die Axialkolbenmaschine 1 nicht nur erwärmt, sondern zusätzlich auch angetrieben werden. Die Brennkraftmaschine 14 kann bspw. als Dieselmotor ausgebildet sein. Zwischen der Brennkraftmaschine 14 und dem Antriebsstrang 15 ist üblicherweise noch ein Getriebe 28 angeordnet.
  • Das Starten der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 1 in dem Kraftfahrzeug 18 erfolgt dabei wie folgt:
    Zunächst wird die Brennkraftmaschine 14 des Kraftfahrzeugs 18 gestartet und das von dieses ausgestoßene Abgas 26 in den Verdampfer 23 eingeleitet, wo es zur Erwärmung bzw. Erhitzung des Arbeitsmediums 27 des Wärmerückgewinnungssystems 22 genutzt wird. Dabei wird zunächst das im Verdampfer 23 verdampfte Arbeitsmedium 27 über einen Bypass 29, das Gehäuse 2 der Axialkolbenmaschine 1 geleitet und dieses dadurch erwärmt. Hat das Arbeitsmedium 27 eine vordefinierte Temperatur und/oder einen vordefinierten Druck erreicht, so wird dieses in den offenen Zylinder 4 der Axialkolbenmaschine 1 eingeleitet, um diese zu starten. In diesem Zustand befindet sich die Freilaufeinrichtung 13 noch im Freilauf. Da der eingeleitete Dampfdruck bei Vorhandensein einer entsprechenden Losbrechreibung nicht zuverlässig ausreicht, um die Axialkolbenmaschine 1 starten zu können, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nun von der Brennkraftmaschine 14 über den Antriebsstrang 15, die Abtriebswelle 12 der Axialkolbenmaschine 1 und die Startereinrichtung 7 ein impulsartiges Drehmoment auf den Rotor 3 bzw. dessen Welle 6 ausgeübt, wodurch die Losbrechreibung zuverlässig überwunden und die Axialkolbenmaschine 1 zuverlässig gestartet werden können.
  • Bei Erreichen einer vordefinierten Drehzahl des Rotors 3 wird nun die Freilaufeinrichtung 13 geschlossen und dadurch die Axialkolbenmaschine 1 antreibend mit dem Antriebsstrang 15 des Kraftfahrzeugs 18 verbunden. Beim Schließen der Freilaufeinrichtung 13 erfolgt gleichzeitig eine Synchronisierung der Drehzahlen zwischen Antriebsstrang 15 einerseits und Abtriebswelle 12 andererseits. Rein theoretisch kann dabei die Abtriebswelle 12 der Axialkolbenmaschine 1 über ein entsprechendes Getriebe 30 mit dem Antriebsstrang 15 gekoppelt sein, wobei dieses Getriebe 30 ebenfalls eine nicht näher bezeichnete Freilaufeinrichtung aufweisen kann.
  • Mit der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine 1 ist es somit zuverlässig möglich, auch bei Vorhandensein einer nicht zu unterschätzenden Losbrechreibung die Axialkolbenmaschine 1 sicher starten und damit ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug 18 wirkungsgradoptimiert betreiben zu können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2011/012441 A1 [0003]

Claims (11)

  1. Axialkolbenmaschine (1), – mit einem in einem Gehäuse (2) drehbar gelagerten Rotor (3), – mit ringförmig um den Rotor (3) angeordneten Zylindern (4), in welchen Kolben (5) translatorisch verstellbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Rotor (3) koppelbare Startereinrichtung (7) vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass sie zum Starten der Axialkolbenmaschine (1) ein impulsartiges Drehmoment auf den Rotor (3) ausübt.
  2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass die Startereinrichtung (7) eine Hülse (8) mit zumindest einer innenliegenden Erhebung (9) aufweist, – dass eine Welle (6) des Rotors (3) zumindest einen radial nach außen federvorgespannten Rollenstößel (10) aufweist, der auf einer Innenumlaufbahn (11) in der Hülse (8) entlangläuft, auf der auch die Erhebung (9) angeordnet ist.
  3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, – dass die Startereinrichtung (7) eine Hülse (8) mit zwei gegenüber und innenliegenden Erhebungen (9) aufweist, – dass die Welle (6) des Rotors (3) zumindest zwei radial nach außen federvorgespannte Rollenstößel (10) aufweist, die auf der Innenumlaufbahn (11) in der Hülse (8) entlanglaufen, auf der auch die Erhebungen (9) angeordnet sind.
  4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Erhebung (9) eine steile Flanke (31) und eine gegenüberliegende flache Flanke (32) aufweist.
  5. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) einen integralen Bestandteil einer Abtriebswelle (12) der Axialkolbenmaschine (1) bildet.
  6. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Freilaufeinrichtung (13) vorgesehen ist, die den Rotor (3) mit der Abtriebswelle (12) antreibend verbindet oder von dieser trennt.
  7. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Erhebung (9) eine Höhe h von 2,0 mm < h < 5,0 mm, insbesondere h ca. 3,7 mm, aufweist.
  8. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Startereinrichtung (7) zum Erzeugen eines impulsartigen Drehmoments von 1 bis 2 Nm ausgebildet ist.
  9. Kraftfahrzeug (18) mit – einer Brennkraftmaschine (14), die über ein Getriebe (28) mit einem Antriebsstrang (15) gekoppelt ist, – einem Wärmerückgewinnungssystem (22) mit einem vom Abgas (26) der Brennkraftmaschine (14) beheizbaren Verdampfer (23), einer Pumpe (24), einem Kondensator (25) und einer Axialkolbenmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  10. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (14) als Dieselmotor ausgebildet ist.
  11. Verfahren zum Starten einer Axialkolbenmaschine (1) in einem Kraftfahrzeug (18) nach Anspruch 9 oder 10, bei dem – die Brennkraftmaschine (14) gestartet wird, – von der Brennkraftmaschine (14) ausgestoßenes Abgas (26) ein Arbeitsmedium (27) im Verdampfer (23) des Wärmerückgewinnungssystems (22) erhitzt und verdampft, – das im Verdampfer (23) verdampfte Arbeitsmedium (27) über einen Bypass (29) durch das Gehäuse (2) der Axialkolbenmaschine (1) geleitet wird und diese erwärmt, – bei Erreichen einer vordefinierten Temperatur und/oder eines vordefinierten Drucks des verdampften Arbeitsmediums (27), dieses in den geöffneten Zylinder (4) der Axialkolbenmaschine (1) geleitet wird, – die Brennkraftmaschine (14) über die Abtriebswelle (12) der Axialkolbenmaschine (1) und die Startereinrichtung (7) ein impulsartiges Drehmoment auf den Rotor (3) ausübt und dadurch die Axialkolbenmaschine (1) startet, – bei Erreichen einer vordefinierten Drehzahl des Rotors (3) die Freilaufeinrichtung (13) geschlossen und die Axialkolbenmaschine (1) antreibend mit dem Antriebsstrang (15) verbunden wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017105611A1 (de) * 2017-03-16 2018-09-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Expansionsvorrichtung, Kreisprozessvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer solchen Kreisprozessvorrichtung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011012441A1 (de) 2009-07-31 2011-02-03 Zf Friedrichshafen Ag Antriebseinrichtung mit einem verbrennungsmotor und einer eine verlustwärme nutzenden expansionsmaschine
DE102010031498A1 (de) * 2010-07-19 2012-01-19 Robert Bosch Gmbh Elektromagnetische Schaltkupplung zum Verbinden von einem Dampfmotor mit einem Verbrennungsmotor
DE102012204369A1 (de) * 2012-03-20 2013-09-26 Robert Bosch Gmbh Kraftmaschinenanordnung umfassend eine fluidbetätigte Kupplungsanordnung und eine Lamellenkupplung

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW304218B (de) * 1993-12-15 1997-05-01 Nippon Denso Co
EP1087132B8 (de) * 1995-05-29 2003-08-13 Mitsuba Corporation Co., Ltd. Koaxiale Anlassanordnung für Verbrennungsmotor
JP2001227616A (ja) * 1999-12-08 2001-08-24 Honda Motor Co Ltd 駆動装置
JP2004080937A (ja) * 2002-08-20 2004-03-11 Honda Motor Co Ltd 発電電動機装置
US7891186B1 (en) * 2010-01-12 2011-02-22 Primlani Indru J System and method of waste heat recovery and utilization
DE102010047518A1 (de) * 2010-10-05 2011-07-07 Daimler AG, 70327 Vorrichtung zur Energierückgewinnung aus einem Abgasstrom einer Verbrennungskraftmaschine
DE102010052508A1 (de) * 2010-11-26 2012-05-31 Daimler Ag Abwärmenutzungsvorrichtung
JP5817136B2 (ja) * 2011-02-16 2015-11-18 日産自動車株式会社 エンジンの始動装置の保護装置
DE102011109458A1 (de) * 2011-08-04 2013-02-07 Linde Material Handling Gmbh Antriebsstrang eines Fahrzeugs

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011012441A1 (de) 2009-07-31 2011-02-03 Zf Friedrichshafen Ag Antriebseinrichtung mit einem verbrennungsmotor und einer eine verlustwärme nutzenden expansionsmaschine
DE102010031498A1 (de) * 2010-07-19 2012-01-19 Robert Bosch Gmbh Elektromagnetische Schaltkupplung zum Verbinden von einem Dampfmotor mit einem Verbrennungsmotor
DE102012204369A1 (de) * 2012-03-20 2013-09-26 Robert Bosch Gmbh Kraftmaschinenanordnung umfassend eine fluidbetätigte Kupplungsanordnung und eine Lamellenkupplung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017105611A1 (de) * 2017-03-16 2018-09-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Expansionsvorrichtung, Kreisprozessvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer solchen Kreisprozessvorrichtung

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