DE102013209478A1

DE102013209478A1 - Schrägscheibenmaschine

Info

Publication number: DE102013209478A1
Application number: DE102013209478.7A
Authority: DE
Inventors: Matthias Greiner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2014-11-27
Also published as: WO2014187608A1

Abstract

Schrägscheibenmaschine (1) als Axialkolbenpumpe (2) und/oder Axialkolbenmotor (3), umfassend eine um eine Rotationsachse (8) drehbar bzw. rotierend gelagerte Zylindertrommel (5) mit Kolbenbohrungen (6), in den Kolbenbohrungen (6) beweglich gelagerte Kolben (7), eine mit der Zylindertrommel (5) zumindest drehfest verbundene Antriebswelle (9), wenigstens eine Lagerung (10) für die Antriebswelle (9), ein Gehäuse (4), eine um eine Schwenkachse (14) verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege (15), eine Wiegenlagerung (20) für die Schwenkwiege (15), wobei die Schrägscheibenmaschine (1) wenigstens eine Trägerteil (17) zur Übertragung von Kräften, welche auf die wenigstens eine Lagerung (10) für die Antriebswelle (9) und/oder die Wiegenlagerung (20) wirken, umfasst und das wenigstens eine Trägerteil (17) als ein Bauteil in Ergänzung zu dem Gehäuse (4) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrägscheibenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 14.
Stand der Technik
Schrägscheibenmaschinen dienen als Axialkolbenpumpen zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und als Axialkolbenmotor zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie. Eine Zylindertrommel mit Kolbenbohrungen ist drehbar bzw. rotierend gelagert und in den Kolbenbohrungen sind Kolben angeordnet. Die Zylindertrommel ist fest mit einer Antriebswelle verbunden und auf einen ersten Teil der rotierenden Kolbenbohrungen wirkt temporär eine Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck und auf einen zweiten Teil der rotierenden Kolbenbohrungen wirkt temporär eine Hydraulikflüssigkeit unter Niederdruck. Eine Schwenkwiege ist um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagert und auf der Schwenkwiege liegt eine Rückhaltescheibe mit Gleitschuhen auf. An den Gleitschuhen sind die Kolben befestigt. Die Rückhaltescheibe mit den Gleitschuhen führt zusammen mit der Zylindertrommel eine Rotationsbewegung um eine Rotationsachse aus und eine ebene Auflagefläche der Schwenkwiege ist dabei in einem spitzen Winkel, zum Beispiel zwischen 0° und +20° und zwischen 0° und –20° als Schwenkwinkel, zu der Rotationsachse der Zylindertrommel ausgerichtet. Die Schwenkwiege wird von zwei hydraulischen Schwenkeinrichtungen, die je von einem Verstellkolben und einem Verstellzylinder gebildet sind, um eine Schwenkachse verschwenkt.
Ein Gehäuse begrenzt einen Innenraum der Schwenkwiege und der Innenraum ist mit Hydraulikflüssigkeit befüllt. Eine Lagerung für die Antriebswelle ist an einem Flansch befestigt und die auf die Lagerung für die Antriebswelle wirkenden Kräfte werden vom dem Gehäuse auf eine Adapterplatte übertragen. Aufgrund der großen, auf den Flansch von der Lagerung für die Antriebswelle wirkenden Kräften ist das Gehäuse mit großen Wanddicken auszuführen, so dass in nachteiliger Weise das Gehäuse eine große Masse aufweist und erheblichen Bauraum benötigt.
Die EP 1 013 928 A2 zeigt eine Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise mit einer angetriebenen umlaufenden und eine Mehrzahl von darin angeordneten Kolbenbohrungen aufweisenden Zylindertrommel, wobei in den jeweils durch Stege voneinander getrennten Kolbenbohrungen linear zwischen einem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt bewegliche Kolben angeordnet sind und eine Niederdruckanschlussniere und eine Hochdruckanschlussniere aufweisende Steuerscheibe vorgesehen ist.
Die CH 405 934 zeigt eine Schrägscheibenaxialkolbenpumpe, deren nicht umlaufender Zylinderblock zum Verändern der Fördermenge in Abhängigkeit vom Förderdruck längs verschiebbar ist, wobei an dem durch eine Feder in Richtung der Erhöhung der Fördermenge gedrückten Zylinderblock eine Steuerschiebereinheit mit einem Schieberkolben befestigt ist.
Die DE 27 33 870 C2 zeigt eine Steuereinrichtung für eine Schrägenscheibenaxialkolbenpumpe, bei der an beiden Seiten der Wiege zur Verschwenkung der Schrägscheibe je ein hydraulisch beaufschlagter Schwenkflügel am Motor angreift, wobei beide Motoren mittels eines um die Schwenkachse der Wiege verschwenkbar angeordneten plattenförmigen Steuerventilschiebers steuerbar sind und zur Einstellung der Fördermenge der Pumpe dienen.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäße Schrägscheibenmaschine als Axialkolbenpumpe und/oder Axialkolbenmotor, umfassend eine um eine Rotationsachse drehbar bzw. rotierend gelagerte Zylindertrommel mit Kolbenbohrungen, in den Kolbenbohrungen beweglich gelagerte Kolben, eine mit der Zylindertrommel zumindest drehfest verbundene Antriebswelle, wenigstens eine Lagerung für die Antriebswelle, ein Gehäuse, eine um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege, eine Wiegenlagerung für die Schwenkwiege, wobei die Schrägscheibenmaschine wenigstens eine Trägerteil zur Übertragung von Kräften, welche auf die wenigstens eine Lagerung für die Antriebswelle und/oder die Wiegenlagerung wirken, umfasst und das wenigstens eine Trägerteil als ein Bauteil in Ergänzung zu dem Gehäuse ausgebildet ist. Das wenigstens eine Trägerteil ist als ein ergänzendes Bauteil zu dem Gehäuse ausgebildet, das heißt, das wenigstens eine Trägerteil bildet kein Gehäuse für die Schrägscheibenmaschine. Dadurch können mit dem wenigstens einen Trägerteil, welches insbesondere nur zur Übertragung der eben genannten Kräfte dient, die erforderlichen Kräfte übertragen werden. Somit kann das Gehäuse in vorteilhafter Weise mit einer geringen Wanddicke und einer geringen Masse ausgebildet werden. Dadurch ist in vorteilhafter Weise das Gehäuse in der Herstellung einfach und preiswert.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist das wenigstens eine Trägerteil innerhalb eines von dem Gehäuse eingeschlossenen Innenraumes wenigstens teilweise angeordnet und/oder die Ausdehnung des wenigstens einen Trägerteils in Richtung der Rotationsachse der Antriebswelle ist größer als die Ausdehnung der Zylindertrommel in Richtung der Rotationsachse, insbesondere größer als der Abstand zwischen einer ersten und zweiten Lagerung für die Antriebswelle in Richtung der Rotationsachse der Antriebswelle. Das wenigstens eine Trägerteil ist wenigstens teilweise innerhalb des von dem Gehäuse eingeschlossenen Innenraumes angeordnet, sodass dadurch das wenigstens eine Trägerteil nicht oder nur in einem sehr geringen Umfang außerhalb des Gehäuses oder des Innenraumes angeordnet ist. Dadurch ist die Schrägscheibenmaschine kompakt aufgebaut und das wenigstens eine Trägerteil ist von außen im Wesentlichen nicht oder nur geringfügig sichtbar, sodass dadurch das wenigstens eine Trägerteil im Wesentlichen den äußeren Aufbau der Schrägscheibenmaschine nicht beeinträchtig. Aufgrund der großen Ausdehnung des wenigstens einen Trägerteils in Richtung der Rotationsachse der Zylindertrommel können die Kräfte in Richtung der Rotationsachse über einen großen Abstand übertragen werden, sodass dadurch beispielsweise Kräfte von der ersten Lagerung bis zu der zweiten Lagerung von dem wenigstens einen Trägerteil übertragen werden können.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist das wenigstens eine Trägerteil als eine Stange oder ein Bolzen ausgebildet und/oder die Schrägscheibenmaschine umfasst mehrere Trägerteile, z. B. wenigstens zwei oder drei Trägerteile.
In einer ergänzenden Variante ist das wenigstens eine Trägerteil aus Metall, insbesondere Stahl, wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, ausgebildet. Bei einer Ausbildung des wenigstens einen Trägerteils aus Stahl weist somit das wenigstens eine Trägerteil und die Antriebswelle aus Stahl den gleichen Temperaturdehnkoeffizienten auf, sodass dadurch bei einer Ausbildung der ersten und zweiten Lagerung als ein Kegelrollenlager die beiden Kegelrollenlager an der ersten und zweiten Lagerung ständig die gleiche Vorspannung aufweisen, da die ersten und zweiten Lagerungen als Kegelrollenlager im Wesentlichen ausschließlich mittels des wenigstens einen Trägerteils miteinander verbunden sind und aufgrund des identischen Temperaturdehnkoeffizienten der Antriebswelle aus Stahl und des wenigstens einen Trägerteils aus Stahl dadurch ständig die gleiche Vorspannung an den Kegelrollenlagern der ersten und zweiten Lagerung vorhanden ist.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die Antriebswelle und/oder die Zylindertrommel wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Stahl ausgebildet.
In einer weiteren Ausgestaltung begrenzt das Gehäuse einen fluiddicht abgeschlossenen Innenraum der Schrägscheibenmaschine. Der Innenraum ist mit Hydraulikflüssigkeit befüllt und dadurch kann die Hydraulikflüssigkeit auch zur Schmierung der Schrägscheibenmaschine eingesetzt werden.
In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst die Schrägscheibenmaschine einen Flansch und eine Adapterplatte und an dem Flansch ist eine erste Lagerung für die Antriebswelle befestigt und mit dem wenigstens einen Trägerteil ist der Flansch an der Adapterplatte befestigt.
Zweckmäßig ist an der Adapterplatte eine zweite Lagerung für die Antriebswelle befestigt und/oder an der Adapterplatte ist eine Hochdrucköffnung und/oder eine Niederdrucköffnung und/oder wenigstens ein Kanal für Hydraulikflüssigkeit ausgebildet und/oder der Flansch und die Adapterplatte sind an zwei gegenüberliegenden Seiten der Schrägscheibenmaschine angeordnet.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist an dem Flansch die Wiegelagerung für die Schwenkwiege befestigt. Die Wiegenlagerung ist mittelbar oder unmittelbar an dem Flansch befestigt.
Zweckmäßig verbindet das Gehäuse den Flansch mit der Adapterplatte fluiddicht zur Ausbildung des fluiddicht abgeschlossenen Innenraumes. Das Gehäuse verbindet den Flansch mit der Adapterplatte fluiddicht und ermöglicht dadurch die Ausbildung des fluiddicht abgeschlossenen Innenraumes. Das Gehäuse weist dabei eine sehr geringe Wanddicke auf, sodass dadurch von dem Gehäuse nur sehr geringe oder im Wesentlichen keine Kräfte von dem Flansch auf die Adapterplatte übertragen werden können.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist das Gehäuse als ein Tiefziehteil aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, ausgebildet und/oder das Gehäuse ist aus Kunststoff ausgebildet. Das Gehäuse kann damit sehr preiswert als ein Tiefziehteil aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, oder aus Kunststoff ausgebildet werden. Dadurch ist das Gehäuse in vorteilhafter Weise besonders einfach in der Herstellung und dadurch können die Kosten für die Herstellung der Schrägscheibenmaschine gesenkt werden.
In einer zusätzlichen Variante ist eine Längsachse des wenigstens einen Trägerteiles im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse der Antriebswelle ausgerichtet und/oder die Ausdehnung des wenigstens einen Trägerteiles in Richtung der Rotationsachse der Antriebwelle ist größer, insbesondere um das wenigstens 3-, 5-, 10- oder 20-Fache größer, als die Ausdehnung des wenigstens einen Trägerteiles senkrecht zu der Rotationsachse der Antriebswelle. Aufgrund der großen Ausdehnung des wenigstens einen Trägerteils in Richtung der Rotationsachse können dadurch von dem wenigstens einen Trägerteil Kräfte in Richtung der Rotationsachse der Antriebswelle in einem großen Abstand übertragen werden und aufgrund der geringen Ausdehnung des wenigstens einen Trägerteils senkrecht zu der Rotationsachse der Antriebswelle weist das wenigstens eine Trägerteil senkrecht zu der Rotationsachse der Antriebswelle einen geringen Bauraumbedarf in vorteilhafter Weise.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist das wenigstens eine Trägerteil an dem Flansch und/oder an der Adapterplatte form- und/oder kraftschlüssig, z. B. mit einer Schraubverbindung, befestigt. Zweckmäßig ist das wenigstens eine Trägerteil an dem Flansch und/oder an der Adapterplatte mit einer Nietverbindung befestigt.
In einer ergänzenden Ausgestaltung ist die wenigstens eine Lagerung für die Antriebswelle als eine Wälzlagerung, insbesondere ein Kegelrollenlager, ausgebildet.
Erfindungsgemäßer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Schrägscheibenmaschine zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und umgekehrt, wenigstens einen Druckspeicher, wobei die Schrägscheibenmaschine als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Schrägscheibenmaschine ausgebildet ist.
Vorzugsweise umfasst der Antriebsstrang zwei Schrägscheibenmaschinen, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und als hydraulisches Getriebe fungieren und/oder der Antriebsstrang umfasst zwei Druckspeicher als Hochdruckspeicher und Niederdruckspeicher.
In einer weiteren Variante umfasst die Schrägscheibenmaschine wenigstens eine Schwenkeinrichtung zum Verschwenken der Schwenkwiege.
In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Niederdrucköffnung zum Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in die und/oder aus den rotierenden Kolbenbohrungen.
Zweckmäßig umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Hochdrucköffnung zum Aus- und/oder Einleiten von Hydraulikflüssigkeit aus den und/oder in die rotierenden Kolbenbohrungen.
In eine weiteren Ausführungsform ist die Antriebswelle um die Rotationsachse drehbar bzw. rotierend gelagert.
In einer ergänzenden Ausgestaltung umfasst die Schrägscheibenmaschine Gleitschuhe und jeder Gleitschuh ist mit je einem Kolben an einer, vorzugsweise teilweise sphärischen, Kolbenverbindungsstelle verbunden, wobei die Gleitschuhe mittelbar oder unmittelbar auf der Auflagefläche der Schwenkwiege aufliegen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
1 einen Längsschnitt einer Schrägscheibenmaschine,
2 einen Querschnitt A-A gemäß 1 einer Ventilscheibe der Schrägscheibenmaschine sowie eine Ansicht einer Schwenkwiege und
3 einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug.
Ausführungsformen der Erfindung
Eine in 1 in einem Längsschnitt dargestellte Schrägscheibenmaschine 1 dient als Axialkolbenpumpe 2 zur Umsetzung bzw. Umwandlung mechanischer Energie (Drehmoment, Drehzahl) in hydraulische Energie (Volumenstrom, Druck) oder als Axialkolbenmotor 3 zur Umsetzung bzw. Umwandlung hydraulischer Energie (Volumenstrom, Druck) in mechanische Energie (Drehmoment, Drehzahl). Eine Antriebswelle 9 ist mittels einer Lagerung 10 als erste Lagerung 35 an einem Flansch 21 und mit einer weiteren Lagerung 10 als zweite Lagerung 36 an einer Adapterplatte 38 der Schrägscheibenmaschine 1 um eine Rotationsachse 8 drehbar bzw. rotierend gelagert (1). Mit der Antriebswelle 9 ist eine Zylindertrommel 5 drehfest und in axialer Richtung verbunden, wobei die Antriebswelle 9 und die Zylindertrommel 5 ein- oder zweiteilig ausgebildet sind und die Grenze zwischen der Antriebswelle 9 und der Zylindertrommel 5 in 1 strichliert dargestellt ist. Die Zylindertrommel 5 führt die Rotationsbewegung der Antriebswelle 9 mit aus aufgrund einer drehfesten Verbindung. In die Zylindertrommel 5 sind eine Vielzahl von Kolbenbohrungen 6 mit einem beliebigen Querschnitt, zum Beispiel quadratisch oder kreisförmig, eingearbeitet. Die Längsachsen der Kolbenbohrungen 6 sind dabei im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 8 der Antriebswelle 9 bzw. der Zylindertrommel 5 ausgerichtet. In den Kolbenbohrungen 6 ist jeweils ein Kolben 7 beweglich gelagert. Eine Schwenkwiege 14 ist um eine Schwenkachse 15 verschwenkbar mit einer Wiegenlagerung 20 gelagert. Die Wiegenlagerung 20 ist an dem Flansch 21 befestigt. Die Schwenkachse 15 ist senkrecht zu der Zeichenebene von 1 und parallel zu der Zeichenebene von 2 ausgerichtet. Die Rotationsachse 8 der Zylindertrommel 5 ist parallel zur und in der Zeichenebene von 1 angeordnet und senkrecht auf der Zeichenebene von 2. Ein Gehäuse 4 begrenzt zusammen mit dem Flansch 21 und der Adapterplatte 38 fluiddicht einen Innenraum 44, der mit Hydraulikflüssigkeit befüllt ist.
Die Schwenkwiege 14 weist eine ebene bzw. plane Auflagefläche 18 zur Auflage von Gleitschuhen 39 auf. Die Gleitschuhe 39 liegen unmittelbar auf der Auflagefläche 18 auf. Eine Rückhaltescheibe 37 weist Bohrungen auf, innerhalb deren die Gleitschuhe 39 angeordnet und radial beweglich sind und jeder Gleitschuh 39 ist dabei mit jeweils einem Kolben 7 verbunden. Hierzu weist der Gleitschuh 39 eine Lagerkugel 40 (1) auf, welcher in einer Lagerpfanne 59 an dem Kolben 7 befestigt ist, sodass eine Kolbenverbindungsstelle 22 zwischen der Lagerkugel 40 und der Lagerpfanne 59 an dem Kolben 7 ausgebildet ist. Die teilweise sphärisch ausgebildete Lagerkugel 40 und Lagerpfanne 59 sind beide komplementär sphärisch ausgebildet, sodass dadurch bei einer entsprechenden Bewegungsmöglichkeit zueinander zwischen der Lagerkugel 40 und der Lagerpfanne 59 an den Kolben 7 eine ständige Verbindung zwischen dem Kolben 7 und dem Gleitschuh 39 vorhanden ist. Aufgrund der Verbindung der Kolben 7 mit der rotierenden Zylindertrommel 5 und der Verbindung der Lagerpfannen 59 mit den Gleitschuhen 39 führen die Gleitschuhe 39 eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 8 mit aus und aufgrund der festen Verbindung bzw. Anordnung der Gleitschuhe 39 an der Rückhaltescheibe 37 führt auch die Rückhaltescheibe 37 eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 8 mit aus. Damit die Gleitschuhe 39 in ständigem unmittelbarem Kontakt zu der Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 stehen, wird die Rückhaltescheibe 37 von einer Druckfeder 41 unter einer Druckkraft in Richtung zu der Auflagefläche 18 gedrückt. Hierzu ist zwischen der Rückhaltescheibe 37 und der Druckfeder 41 ein Druckring 73 angeordnet und der Druckring 73 ist an der Seite zu der Rückhaltescheibe 37, auf welcher die Rückhaltescheibe 37 aufliegt, teilkugelförmig ausgebildet.
Die Schwenkwiege 14 ist – wie bereits erwähnt – um die Schwenkachse 15 verschwenkbar gelagert und weist ferner eine Öffnung 42 (1) zur Durchführung der Antriebswelle 9 auf. Am dem Flansch 21 ist die Wiegenlagerung 20 ausgebildet. Dabei sind an der Schwenkwiege 14 zwei Lagerabschnitte ausgebildet. Die beiden Lagerabschnitte der Schwenkwiege 14 liegen auf der Wiegenlagerung 20 auf. Die Schwenkwiege 14 ist damit mittels einer Gleitlagerung an der Wiegenlagerung 20 um die Schwenkachse 15 verschwenkbar gelagert. In der Darstellung in 1 weist die Auflagefläche 18 gemäß der Schnittbildung in 1 einen Schwenkwinkel α von ungefähr +20° auf. Der Schwenkwinkel α ist zwischen einer fiktiven Ebene senkrecht zu der Rotationsachse 8 und einer von der ebenen Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 aufgespannten Ebene vorhanden gemäß der Schnittbildung in 1. Die Schwenkwiege 14 kann zwischen zwei Schwenkgrenzwinkel α zwischen +20° und –20° mittels zweier Schwenkeinrichtungen 24 verschwenkt werden.
Die erste und zweite Schwenkeinrichtung 25, 26 als Schwenkeinrichtungen 24 weist eine Verbindungsstelle 32 zwischen der Schwenkeinrichtung 24 und der Schwenkwiege 14 auf. Die beiden Schwenkeinrichtungen 24 weisen jeweils einen Verstellkolben 29 auf, welcher in einem Verstellzylinder 30 beweglich gelagert ist. Der Verstellkolben 29 bzw. eine Achse des Verstellzylinders 30 ist dabei im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 8 der Zylindertrommel 5 ausgerichtet. An einem in 1 links dargestellten Endbereich des Verstellkolbens 29 weist dieser eine Lagerpfanne 31 auf, in welcher eine Lagerkugel 19 gelagert ist. Dabei ist die Lagerkugel 19 an einem Schwenkarm 16 (1 bis 2) der Schwenkwiege 14 vorhanden. Die erste und zweite Schwenkeinrichtung 25, 26 ist somit mit jeweils einer Lagerkugel 19 an jeweils einem Schwenkarm 16 mit der Schwenkwiege 14 verbunden. Durch Öffnen eines der beiden Ventile 27, 28 als erstes Ventil 27 an der ersten Schwenkeinrichtung 25 und dem zweiten Ventil 28 an der zweiten Schenkeinrichtung 26 gemäß der Darstellung in 1 kann die Schwenkwiege 14 um die Schwenkachse 15 verschwenkt werden, da dadurch auf den Verstellkolben 29 an dem geöffneten Ventil 27, 28 mit einer Hydraulikflüssigkeit unter Druck in dem Verstellzylinder 30 eine Kraft aufgebracht wird. Dabei führt nicht nur die Schwenkwiege 14, sondern auch die Rückhaltescheibe 37 aufgrund der Druckbeaufschlagung mit der Druckfeder 41 diese Schwenkbewegung der Schwenkwiege 14 mit aus.
Bei einem Betrieb der Schrägscheibenmaschine 1 als Axialkolbenpumpe 2 ist bei konstanter Drehzahl der Antriebswelle 9 der von der Schrägscheibenmaschine 1 geförderte Volumenstrom umso größer, je größer der Betrag des Schwenkwinkels α ist und umgekehrt. Hierzu liegt an dem in 1 rechts dargestellten Ende der Zylindertrommel 5 eine Ventilscheibe 11 auf, mit einer nierenförmigen Hochdrucköffnung 12 und einer nierenförmigen Niederdrucköffnung 13. Die Kolbenbohrungen 6 der rotierenden Zylindertrommel 5 werden somit fluidleitend bei einer Anordnung an der Hochdrucköffnung 12 mit der Hochdrucköffnung 12 verbunden und bei einer Anordnung an der Niederdrucköffnung 13 mit der Niederdrucköffnung 13 fluidleitend verbunden. Die Hochdruck- und Niederdrucköffnung 12, 13 münden in jeweils einen Kanal 43 für die Hydraulikflüssigkeit in der Adapterplatte 38. Bei einem Schwenkwinkel α von 0° und bei einem Betrieb der Schrägscheibenmaschine 1 beispielsweise als Axialkolbenpumpe 2 wird trotz einer Rotationsbewegung der Antriebswelle 9 und der Zylindertrommel 5 keine Hydraulikflüssigkeit von der Axialkolbenpumpe 2 gefördert, da die Kolben 7 keine Hubbewegungen in den Kolbenbohrungen 6 ausführen. Bei einem Betrieb der Schrägscheibenmaschine 1 sowohl als Axialkolbenpumpe 2 als auch als Axialkolbenmotor 3 weisen die temporär in fluidleitender Verbindung mit der Hochdrucköffnung 12 stehenden Kolbenbohrungen 6 einen größeren Druck an Hydraulikflüssigkeit auf als die Kolbenbohrungen 6, welche temporär in fluidleitender Verbindung mit der Niederdrucköffnung 13 stehen. Ein axiales Ende 66 der der Zylindertrommel 5 liegt auf der Ventilscheibe 11 auf. An einer ersten Seite 64 des Schrägscheibenmaschine 1 bzw. der Flansch 21 ist eine Öffnung 63 mit der ersten Lagerung 35 ausgebildet und eine zweite Seite 65 weist eine Aussparung zur Lagerung der Antriebswelle 9 mit der zweiten Lagerung 36 auf.
Der Flansch 21 ist an einer ersten Seite 64 der Schrägscheibenmaschine 1 vorhanden und die Adapterplatte 38 an einer zweiten Seite 65 der Schrägscheibenmaschine 1. Der Abstand des Flansches 21 und der Adapterplatte 38 in Richtung der Rotationsachse der Zylindertrommel 5 ist dabei größer als die Ausdehnung der Zylindertrommel 5 in Richtung der Rotationsachse 8, da die Zylindertrommel 5 zwischen dem Flansch 21 und der Adapterplatte 38 angeordnet ist. Der Flansch 21 ist mit der Adapterplatte 38 mit insgesamt vier Trägerteilen 17 verbunden, wobei aufgrund der Schnittbildung in 1 nur zwei der insgesamt vier Trägerteile 17 dargestellt sind. Die Trägerteile 17 sind dabei als Stangen 23 oder Bolzen 33 ausgebildet, das heißt die Ausdehnung des Trägerteils 17 in Richtung einer Längsachse 72 des Trägerteils 17 ist wesentlich größer als senkrecht zu der Längsachse 72. Die Längsachsen 72 der Trägerteile 17 sind dabei im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 8 der Zylindertrommel 5 und der Antriebswelle 9 ausgerichtet, das heißt mit einer Abweichung von weniger als 30, 20, 10 oder 5°. Die Adapterplatte 38 weist vier Bohrungen 69 jeweils als Sackloch auf und auch der Flansch 21 weist vier Bohrungen 69 jeweils als Durchgangsbohrung auf. Innerhalb dieser Bohrungen 69 sind die Trägerteile 17 als Stangen 23 bzw. Bolzen 33 angeordnet. Die Bohrungen 69 an der Adapterplatte 38 weisen ein Innengewinde auf und der Abschnitt des Trägerteils 17 in den Bohrungen 69 der Adapterplatte 38 weist ein Außengewinde auf, sodass mittels einer Schraubverbindung 62 die Trägerteile 17 an der Adapterplatte 38 befestigt sind, da das Außengewinde an den Bolzen 33 in den Innengewinden an den Bohrungen 69 der Adapterplatte 38 eingeschraubt ist. Die Bolzen 33 sind ferner durch die Bohrungen 69 an dem Flansch 21 durchgeführt und weisen an diesem durchgeführten Abschnitt ein Außengewinde auf und mittels einer Mutter 70, welche auf dem Flansch 21 aufliegt, sind dadurch die Bolzen 33 mit dem Flansch 21 verbunden. Die Trägerteile 17 weisen ferner einen Auflagering 34 auf, sodass der Flansch 21 zwischen der Mutter 70 und dem Auflagering 34 aufliegt und dadurch aufgrund der Verschraubung mit der Mutter 70 der Flansch 21 unter Vorspannung sowohl auf dem Auflagering 34 als auch auf der Mutter 70 aufliegt.
Zwischen dem Flansch 21 und der Adapterplatte 38 ist außerdem das Gehäuse 4 angeordnet. Das Gehäuse 4 ist als ein Tiefziehteil aus Aluminium hergestellt und weist eine geringe Wanddicke auf. Hierzu ist das Gehäuse 4 mittels Gehäuseverbindungselementen 74, zum Beispiel einer Gehäuseschraube 75, oder einer Gehäuseniete (nicht dargestellt) mit der Adapterplatte 38 verbunden. Eine Dichtung 71 dient zur fluiddichten Abdichtung des Gehäuses 4 bezüglich der Adapterplatte 38 und die Dichtung 71 ist in einer Ringnut an der Adapterplatte 38 angeordnet. Das Gehäuse 4 ist zwischen den Muttern 70 und dem Flansch 21 angeordnet, sodass dadurch das Gehäuse 4 unter einer Druckkraft auf den Flansch 21 aufgedrückt ist. Aufgrund der Vorspannung, unter welcher das Gehäuse 4 zwischen dem Flansch 21 und der Mutter 70 angeordnet ist, ermöglicht die vollständig umlaufende Dichtung 71 die fluiddichte Abdichtung des vollständig umlaufenden Gehäuses 4 bezüglich des Flansches 21. Die Dichtung 71 an dem Flansch 21 ist ebenfalls in einer ringförmigen Nut an dem Flansch 21 angeordnet.
Die erste Lagerung 35 an dem Flansch 21 und die zweite Lagerung 36 an der Adapterplatte 38 sind als eine Wälzlagerung 67, nämlich ein Kegelrollenlager 68, ausgebildet. Die von der ersten Lagerung 35 aufzunehmenden Kräfte werden im Wesentlichen von den vier Trägerteilen 17 aus Stahl auf die Adapterplatte 38 übertragen. Das Gehäuse 4 überträgt im Wesentlichen keine Kräfte von der ersten Lagerung 35 auf die Adapterplatte 38, da das Gehäuse 4 aus einem weichen elastischen Material besteht und aufgrund der geringen Wanddicke des Gehäuses 4 die Trägerteile 17 als Stahlteile eine wesentlich größere Steifigkeit aufweisen. Die Zylindertrommel 5 als auch die Antriebswelle 9 ist in gleicher Weise wie die vier Trägerteile 17 aus Stahl hergestellt, sodass die Antriebswelle 9 bzw. die Zylindertrommel 5 und die vier Trägerteile 17 den gleichen Temperaturdehnkoeffizienten aufweisen. Die erste und zweite Lagerung 35, 36 jeweils als Kegelrollenlager 68 weisen damit auch bei unterschiedlichen Temperaturen in vorteilhafter Weise die gleichen Vorspannkräfte auf.
In 3 ist ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang 45 dargestellt. Der erfindungsgemäße Antriebsstrang 45 weist einen Verbrennungsmotor 46 auf, welcher mittels einer Welle 47 ein Planetengetriebe 48 antreibt. Mit dem Planetengetriebe 48 werden zwei Wellen 47 angetrieben, wobei eine erste Welle 47 mit einer Kupplung 49 mit einem Differentialgetriebe 56 verbunden ist. Eine zweite bzw. andere Welle, welche von dem Planetengetriebe 48 angetrieben ist, treibt durch eine Kupplung 49 eine erste Schrägscheibenmaschine 50 an und die erste Schrägscheibenmaschine 50 ist mittels zweier Hydraulikleitungen 52 mit einer zweiten Schrägscheibenmaschine 51 hydraulisch verbunden. Die erste und zweite Schrägscheibenmaschine 50, 51 bilden dadurch ein hydraulisches Getriebe 60 und von der zweiten Schrägscheibenmaschine 51 kann mittels einer Welle 47 auch das Differentialgetriebe 56 angetrieben werden. Das Differentialgetriebe 56 treibt mit den Radwellen 58 die Räder 57 an. Ferner weist der Antriebsstrang 45 zwei Druckspeicher 53 als Hochdruckspeicher 54 und als Niederdruckspeicher 55 auf. Die beiden Druckspeicher 53 sind dabei mittels nicht dargestellter Hydraulikleitungen auch mit den beiden Schrägscheibenmaschinen 50, 51 hydraulisch verbunden, sodass dadurch mechanische Energie des Verbrennungsmotors 46 in dem Hochdruckspeicher 54 hydraulisch gespeichert werden kann und ferner in einem Rekuperationsbetrieb eines Kraftfahrzeugs mit dem Antriebsstrang 45 ebenfalls kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in dem Hochdruckspeicher 54 hydraulisch gespeichert werden kann. Mittels der in dem Hochdruckspeicher 54 gespeicherten hydraulischen Energie kann mit einer Schrägscheibenmaschine 50, 51 zusätzlich das Differentialgetriebe 56 angetrieben werden.
Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Schrägscheibenmaschine 1 wesentliche Vorteile verbunden. Die auf die erste Lagerung 35 einwirkenden Kräfte sowie die Kräfte der Wiegenlagerung 20 an dem Flansch 21 werden im Wesentlichen von den Trägerteilen 17 aus Stahl auf die Adapterplatte 38 übertragen. Dadurch kann das Gehäuse 4 mit einer besonders geringen Wanddicke und preiswert, zum Beispiel aus Aluminium oder Kunststoff, hergestellt werden. Aufgrund des gleichen Temperaturdehnkoeffizienten der Trägerteile 17 aus Stahl und der Antriebswelle 9 bzw. der Zylindertrommel 5 ebenfalls aus Stahl weisen die Kegelrollenlager 68 der ersten und zweiten Lagerung 35, 36 für die Antriebswelle 9 auch bei unterschiedlichen Temperaturen der Schrägscheibenmaschine 1 die gleichen Vorspannkräfte auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1013928 A2 [0004]
CH 405934 [0005]
DE 2733870 C2 [0006]

Claims

Schrägscheibenmaschine (1) als Axialkolbenpumpe (2) und/oder Axialkolbenmotor (3), umfassend – eine um eine Rotationsachse (8) drehbar bzw. rotierend gelagerte Zylindertrommel (5) mit Kolbenbohrungen (6), – in den Kolbenbohrungen (6) beweglich gelagerte Kolben (7), – eine mit der Zylindertrommel (5) zumindest drehfest verbundene Antriebswelle (9), – wenigstens eine Lagerung (10) für die Antriebswelle (9), – ein Gehäuse (4), – eine um eine Schwenkachse (14) verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege (15), – eine Wiegenlagerung (20) für die Schwenkwiege (15), dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägscheibenmaschine (1) wenigstens eine Trägerteil (17) zur Übertragung von Kräften, welche auf die wenigstens eine Lagerung (10) für die Antriebswelle (9) und/oder die Wiegenlagerung (20) wirken, umfasst und das wenigstens eine Trägerteil (17) als ein Bauteil in Ergänzung zu dem Gehäuse (4) ausgebildet ist.
Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Trägerteil (17) innerhalb eines von dem Gehäuse (4) eingeschlossenen Innenraumes (44) wenigstens teilweise angeordnet ist und/oder die Ausdehnung des wenigstens einen Trägerteils (17) in Richtung der Rotationsachse (8) der Antriebswelle (9) größer ist als die Ausdehnung der Zylindertrommel (5) in Richtung der Rotationsachse (8), insbesondere größer ist als der Abstand zwischen einer ersten und zweiten Lagerung (35, 36) für die Antriebswelle (9) in Richtung der Rotationsachse (8) der Antriebswelle (9).
Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Trägerteil (17) als eine Stange (23) oder ein Bolzen (33) ausgebildet ist und/oder die Schrägscheibenmaschine (1) mehrere Trägerteile (17), z. B. wenigstens zwei oder drei Trägerteile (17), umfasst.
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Trägerteil (17) aus Metall, insbesondere Stahl, wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, ausgebildet ist.
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) einen fluiddicht abgeschlossenen Innenraum (44) der Schrägscheibenmaschine (1) begrenzt.
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägscheibenmaschine (1) einen Flansch (21) und eine Adapterplatte (38) umfasst und an dem Flansch (21) eine erste Lagerung (35) für die Antriebswelle (9) befestigt ist und mit dem wenigstens einen Trägerteil (17) der Flansch (21) an der Adapterplatte (38) befestigt ist.
Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Adapterplatte (38) eine zweite Lagerung (36) für die Antriebswelle (9) befestigt ist und/oder an der Adapterplatte (38) eine Hochdrucköffnung (12) und/oder eine Niederdrucköffnung (13) und/oder wenigstens ein Kanal (43) für Hydraulikflüssigkeit ausgebildet ist und/oder der Flansch (21) und die Adapterplatte (38) an zwei gegenüberliegenden Seiten (64, 65) der Schrägscheibenmaschine (1) angeordnet sind.
Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Flansch (21) die Wiegelagerung (20) für die Schwenkwiege (14) befestigt ist.
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) den Flansch (21) mit der Adapterplatte (38) fluiddicht verbindet zur Ausbildung des fluiddicht abgeschlossenen Innenraumes (44).
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) als ein Tiefziehteil aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, ausgebildet ist und/oder das Gehäuse (4) aus Kunststoff ausgebildet ist.
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsachse (72) des wenigstens einen Trägerteiles (17) im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse (8) der Antriebswelle (9) ausgerichtet ist und/oder die Ausdehnung des wenigstens einen Trägerteiles (17) in Richtung der Rotationsachse (8) der Antriebwelle (9) größer, insbesondere um das wenigstens 3-, 5-, 10- oder 20-Fache größer, ist als die Ausdehnung des wenigstens einen Trägerteiles (17) senkrecht zu der Rotationsachse (8) der Antriebswelle (9).
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Trägerteil (17) an dem Flansch (17) und/oder an der Adapterplatte (38) form- und/oder kraftschlüssig, z. B. mit einer Schraubverbindung (62), befestigt ist.
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lagerung (10) für die Antriebswelle (9) als eine Wälzlagerung (67), insbesondere ein Kegelrollenlager (68), ausgebildet ist.
Antriebsstrang (45) für ein Kraftfahrzeug, umfassend – wenigstens eine Schrägscheibenmaschine (1) zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und umgekehrt, – wenigstens einen Druckspeicher (53), dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägscheibenmaschine (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (45) zwei Schrägscheibenmaschinen (1) umfasst, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und als hydraulisches Getriebe (60) fungieren und/oder der Antriebsstrang (45) zwei Druckspeicher (53) als Hochdruckspeicher (54) und Niederdruckspeicher (55) umfasst.