-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrägscheibenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11.
-
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 liegen an einer ebenen Auflagefläche Gleitschuhe auf, welche an einer Rückhaltescheibe befestigt sind. 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. Die Schwenkwiege ist mit einer Wiegenlagerung verschwenkbar um die Schwenkachse gelagert. Hierzu sind an dem Gehäuse zwei feststehende, teilzylindermantelförmige Lagerschalen mittelbar befestigt, indem die Lagerschalen an einem Lagerbock befestigt sind und der Lagerbock an dem Gehäuse unmittelbar befestigt ist. An den beiden Lagerschalen liegen jeweils verschwenkbare, an der Schwenkwiege ausgebildete teilzylindermantelförmige Gegenlageschalen auf. Die Wiegenlagerung ist als eine Gleitlagerung zwischen den Lager- und Gegenlagerschalen ausgebildet. Die teilzylinderförmige Lagerschale ist an zwei teilzylinderförmigen Teilflächen an dem Lagerbock befestigt und für die Herstellung der teilzylinderförmigen Teilflächen an dem einteiligen Lagerbock ist eine aufwendige und schwierige spanabgebende Bearbeitung aufgrund der Gesamtgeometrie des einteiligen Lagerbockes notwendig. Damit bei der spanabgebenden Bearbeitung eine ausreichende Genauigkeit erzielt werden kann ist eine große axiale Baulänge des einteiligen Lagerbockes in Richtung der Rotationsachse der Antriebswelle erforderlich, damit eine geringe Biegung bei der Bearbeitung mit dem Bearbeitungswerkzeug auftritt. Diese große axiale Baulänge führt in nachteiliger Weise zu einer größeren axialen Baulänge der gesamten Schrägscheibenmaschine.
-
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.
-
Aus der
DE 10 2008 013 010 A1 ist eine Schwenkwiegenlagerung einer Axialmaschine mit einem Gehäuse, einer Schwenkwiege und einem durch das Gehäuse und der Schwenkwiege gebildeten Schwenkwiegenlagerbereich bekannt. Die Schwenkwiege und/oder das Gehäuse und/oder ein in dem Schwenkwiegenlagerbereich angeordnetes Lagerelement sind derart verformbar ausgebildet, dass eine Durchbiegung der Schwenkwiege ausgleichbar ist.
-
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 um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege, ein Gehäuse, eine Wiegenlagerung für die Schwenkwiege mit wenigstens einer feststehenden Lagerschale an einem Lagerbock und mit wenigstens einer verschwenkbaren Gegenlagerschale an der Schwenkwiege, wobei der Lagerbock mehrteilig ausgebildet ist. Bei der Herstellung des Lagerbockes können die teilzylinderförmigen Teilflächen für die Befestigung der Lagerschalen spanabhebend mit einer hohen Genauigkeit bei einer geringen axialen Baulänge in Richtung der Rotationsachse der Antriebswelle hergestellt werden. Bei den spanabhebenden Bearbeitungen kann insbesondere ein Teil des Lagebockes in ein Werkzeug eingespannt und anschließend bei einer geringen Biegung aufgrund eines Bearbeitungswerkzeuges besonders genau hergestellt werden. Dadurch ist eine sehr geringe axiale Baulänge des mehrteiligen Lagerbockes möglich und trotzdem eine ausweichende genaue spanabhebende Bearbeitung der teilzylinderförmigen Teilflächen an dem mehrteiligen Lagerbock möglich.
-
Dadurch weist die Schrägscheibenmaschine insgesamt in vorteilhafter Weise eine geringe axiale Baulänge auf.
-
Insbesondere ist der Lagerbock dreiteilig ausgebildet und/oder die feststehende Lagerschale ist mit dem mehrteiligen Lagerbock mittelbar an dem Gehäuse befestigt und/oder der mehrteilige Lagerbock ist, insbesondere unmittelbar, an dem Gehäuse befestigt. Die feststehende Lagerschale ist an dem mehrteiligen Lagerbock befestigt und der Lagerbock ist an dem Gehäuse befestigt. Dadurch ist die feststehende Lageschale mittelbar mittels des Lagerbockes an dem Gehäuse, insbesondere einem Flansch des Gehäuses befestigt.
-
In eine weiteren Ausführungsform weist die Wiegenlagerung zwei feststehende Lagerschalen auf und eine erste Lageschale ist an einem ersten Lagerbockteil befestigt ist und die zweite Lagerschale an einem zweiten Lagerbockteil befestigt und/oder der mehrteilige Lagerbock ist als ein zusätzliches Bauteil in Ergänzung zu dem Gehäuse ausgebildet.
-
In einer ergänzenden Ausführungsform ist das erste und zweite Lagerbockteil, insbesondere unmittelbar, an einem dritten Lagerbockteil befestigt und/oder an dem ersten und/oder zweiten Lagerbockteil ist je eine feststehende Lagerschale, insbesondere unmittelbar, befestigt. Bei der Herstellung des mehrteiligen Lagerbockes können somit die teilzylinderförmigen Teilflächen an dem ersten Lagebockteil und an dem zweiten Lagebockteil besonders einfach mit einer hohen Genauigkeit hergestellt werden, da das erste und zweite Lagerbockteil einfach in einer Bearbeitungsmaschine befestigt und anschließend von einem Bearbeitungswerkzeug spanabhebend an den Teilflächen bearbeitet werden kann, bei einer geringen Biegung des ersten und zweiten Lagebockteiles. Dadurch weist der dreiteilige Lagerbock insgesamt eine geringe axiale Baulänge in Richtung der Rotationsachse der Antriebswelle auf. Vorzugsweise weist das erste und zweite Lagerbockteil je eine teilzylinderförmige Teilfläche auf, an welcher je die teilzylinderförmige Lagerschale befestigt ist.
-
Vorzugsweise ist das dritte Lagerbockteil, insbesondere unmittelbar, an dem Gehäuse, insbesondere an einem Flansch des Gehäuses, befestigt.
-
In einer Variante ist das dritte Lagerbockteil als ein Ring, insbesondere ein scheibenförmiger Ring, ausgebildet. Das dritte Lagerbockteil ist ein scheibenförmiger Ring ausgebildet und der Ring weist eine Öffnung zur Durchführung der Antriebswelle. Die Innenendseiten des mehrteiligen Lagerbockes weisen einen geringen Abstand zu der Rotationsachse der Antriebswelle auf bzw. einen geringen Abstand zu der Außenseite der Antriebswelle. Dadurch ist der Abstand der beiden Lageschalen voneinander gering und die Biegung der Schwenkwiege aufgrund der von den Gleitschuhen auf die Auflagefläche der Schwenkwiege aufgebrachten Druckkräfte ist gering in vorteilhafter Weise. Ferner ist der Abstand der beiden Lageschalen unabhängig vom Außendurchmesser einer Lagerung für die Antriebswelle an der Öffnung des Gehäuses. Lediglich beispielsweise durch den Einsatz von geometrisch unterschiedlichen ersten und zweiten Lagerbockteilen bei einem identischen dritten Lagerbockteil können dadurch die beiden Lagerschalen an unterschiedlichen Lagerungen für die Antriebswelle befestigt werden.
-
Zweckmäßig sind das erste und zweite Lagerbockteil mit einem Befestigungsbolzen oder Befestigungspin an dem dritten Lagerbockteil befestigt.
-
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist das erste und/oder zweite Lagerbockteil form- und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig an dem dritten Lagerbockteil befestigt, beispielsweise mittels einer Ausnehmung formschlüssig an dem dritten Lagerbockteil und/oder mit einer Schraubverbindung und/oder mit einer Pressverbindung und/oder mit einer Schweißverbindung und/oder kraftschlüssig aufgrund der Druckkraft zwischen dem ersten und zweiten Lagerbockteil sowie dem dritten Lagerbockteil.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist das dritte Lagerbockteil form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig an dem Gehäuse, insbesondere einem Flansch des Gehäuses befestigt, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung und/oder einer Nietverbindung und/oder formschlüssig aufgrund einer Ausnehmung in dem Gehäuse und/oder mit einer Schweißverbindung und/oder kraftschlüssig aufgrund der Druckkraft in Richtung der Rotationsachse der Antriebswelle zwischen dem Gehäuse und dem dritten Lagerbockteil.
-
In einer weiteren Ausgestaltung bestehen das Gehäuse und die Lagerbockteile aus Metall, z. B. Stahl oder Aluminium, und/oder das Gehäuse und die Lagerbockteile bestehen aus einem identischen Werkstoff.
-
In einer ergänzenden Ausführungsform liegt je eine Lagerfläche an der Lagerschale auf je einer Gegenlagerfläche der Gegenlagerschale auf und/oder das erste und/oder zweite und/oder dritte Lagerbockteil weist an einer radialen Innenseite einen kleineren minimalen Abstand, insbesondere um 10%, 20%, 30% oder 40% kleineren Abstand, zu der Rotationsachse der Zylindertrommel auf als das Gehäuse, insbesondere ein Flansch, an einer Öffnung mit einer Lagerung für die Antriebswelle. Das erste und zweite Lagerbockteil weisen damit einen geringen Abstand zueinander auf, so dass dadurch eine geringe Biegung an der Schwenkwiege auftritt.
-
In einer weiteren Variante ist die Schrägscheibenmaschine dahingehend ausgebildet, dass die wenigstens eine Lagerfläche und/oder die wenigstens eine Gegenlagerfläche im Bereich einer der Antriebswelle zugewandten Innenendseite in einer Richtung parallel zu der Schwenkachse der Schwenkwiege eine kleinere Steifigkeit aufweist als im Bereich einer der Antriebswelle abgewandten Außenendseite. Aufgrund der kleineren Steifigkeit der wenigstens einen Lagerfläche im Bereich der Innenendseite im Vergleich zur Außenendseite und aufgrund der größeren Biegungen der Lagerfläche im Bereich der Innenendseite in Vergleich zu dem Bereich an der Außenendseite tritt damit zwischen der Lagerfläche und der Gegenlagefläche in vorteilhafter Weise eine im Wesentlichen gleiche Flächenpressung auf. Der Bereich umfasst vorzugsweise weniger als 10%, 20% oder 30% der Gesamtausdehnung der Lagerfläche und/oder der Gegenlagerfläche in der Richtung parallel zu der Schwenkachse.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist die Lagerfläche und/oder die Gegenlagerfläche in einem Schnitt, insbesondere in sämtlichen Schnitten, senkrecht zu der Schwenkachse als ein Kreissegment mit einem identischen Abstand zu der Schwenkachse ausgebildet. Die Längsachse eines fiktiven Zylinders an dem Kreissegment entspricht vorzugsweise der Schwenkachse der Schwenkwiege.
-
Insbesondere umfasst die Schrägscheibenmaschine zwei Lagerschalen und zwei Gegenlagerschalen und die zwei Lagerschalen und zwei Gegenlagerschalen sind in einem, insbesondere identischen, Abstand zu der Rotationsachse der Antriebswelle angeordnet.
-
In einer ergänzenden Ausführungsform ist die wenigstens eine Lagerschale von einem gesonderten Lagerschalenteil gebildet, welches an dem ersten und zweiten Lagerbockteil der Schrägscheibenmaschine mittelbar oder unmittelbar befestigt ist. Das Lagerschalenteil ist ein gesondertes Bauteil und besteht aus einem anderen Material als das Gehäuse und/oder der Lagerbock, beispielsweise Kunststoff, PEEK oder Messing. Die Gegenlagerschale ist unmittelbar von der Schwenkwiege aus Stahl gebildet, so dass dadurch zur Reduzierung der Reibleistung an der Wiegenlagerung die Lagerfläche und die Gegenlagerfläche aus einem unterschiedlichen Material bzw. Werkstoff gebildet sind.
-
In einer weiteren Variante ist die wenigstens eine Gegenlagerschale von der Schwenkwiege gebildet.
-
In einer zusätzlichen Ausführungsform weist die Schrägscheibenmaschine an dem Gehäuse und/oder der Schwenkwiege und/oder an wenigstens einem Lagerbockteil und/oder an einer Lagerung für die Antriebswelle und/oder an der der wenigstens einen Lagerschale und/oder an der wenigstens einen Gegenlagerschale im Bereich der Innenendseite eine Aussparung und/oder einen Hohlraum und/oder ein Relief auf. Bei einer großen auf die Schwenkwiege wirkenden gesamtresultierenden axialen Kraft tritt eine große Biegung der Schwenkwiege an den Innenendseiten auf und die Aussparungen und/oder der Hohlraum bewirkt eine kleinere Steifigkeit der Lagerfläche und/oder der Gegenlagerfläche im Bereich der Innenendseiten im Vergleich zu den Außenendseiten, so dass damit eine im Wesentlichen gleichmäßige Flächenpressung zwischen der Lagerfläche und der Gegenlagerfläche auftritt.
-
In einer Variante ist die Schwenkachse der Schwenkwiege senkrecht zu der Rotationsachse der Antriebswelle und der Zylindertrommel ausgerichtet.
-
In einer weiteren Ausgestaltung besteht die Lagerschale aus einem anderen Material als die Gegenlagerschale.
-
Zweckmäßig besteht das Lagerschaltenteil aus PEEK oder Messing und die Gegenlagerschale aus Stahl.
-
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 Ausführungsform umfasst die Schrägscheibenmaschine eine mit der Zylindertrommel zumindest drehfest verbundene Antriebswelle, welche um die Rotationsachse drehbar bzw. rotierend gelagert ist.
-
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Schrägscheibenmaschine wenigstens eine Schwenkeinrichtung zum Verschwenken der Schwenkwiege.
-
In einer zusätzlichen Variante umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Niederdrucköffnung zum Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in die und/oder aus den rotierenden Kolbenbohrungen.
-
In einer ergänzenden Ausführungsform umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Hochdrucköffnung zum Aus- und/oder Einleiten von Hydraulikflüssigkeit aus den und/oder in die rotierenden Kolbenbohrungen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
-
1 einen Längsschnitt einer Schrägscheibenmaschine durch eine Rotationsachse einer Antriebswelle und senkrecht zu einer Schwenkachse einer Schwenkwiege,
-
2 einen Querschnitt A-A gemäß 1 einer Ventilscheibe der Schrägscheibenmaschine sowie eine Ansicht einer Schwenkwiege,
-
3 eine Ansicht eines Flansches eines Gehäuses mit dem daran befestigten dritten Lagerbockteil sowie zwei Lagerschalenteile,
-
4 einen Schnitt B-B gemäß 3 des Flansches und der ersten, zweiten und dritten Lagerbockteile der Schrägscheibenmaschine,
-
5 einen Schnitt C-C gemäß 3 des Flansches und des dritten Lagerbockteiles der Schrägscheibenmaschine und
-
6 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 an einem Flansch 21 eines- oder mehrteiligen Gehäuse 4 und mit einer weiteren Lagerung 10 an dem Gehäuse 4 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 an dem Gehäuse 4 gelagert. 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. Das Gehäuse 4 begrenzt einen Innenraum 44, der mit Hydraulikflüssigkeit befüllt ist.
-
Die Schwenkwiege 14 weist eine ebene bzw. plane Auflagefläche 18 zur mittelbaren Auflage einer Rückhaltescheibe 37 auf. Die Rückhaltescheibe 37 weist Bohrungen (nicht dargestellt) auf, innerhalb derer je ein Gleitschuh 39 angeordnet ist. Die Gleitschuhe 39 liegen unmittelbar auf der Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 auf. 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 bzw. 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 Anordnung der Gleitschuhe 39 in den Bohrungen der Rückhaltescheibe 37 führt auch die Rückhaltescheibe 37 eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 8 mit aus. Damit die Rückhaltescheibe 37 in ständigem mittelbarem Kontakt zu der Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 steht, wird diese von einer Druckfeder 41 unter einer Druckkraft auf die Auflagefläche 18 gedrückt, so dass die Gleitschuhe 39 von der Druckfeder 41 auf die Auflagefläche 18 unmittelbar gedrückt sind.
-
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 Gehäuse 4 ist eine Wiegenlagerung 20 ausgebildet. Dabei sind an der Schwenkwiege 14 zwei Gegenlagerschalen 23 ausgebildet. Die beiden verschwenkbaren Gegenlagerschalen 23 an der Schwenkwiege 14 liegen auf je einer Lagerschale 17 auf, so dass die beiden Lageschalen 17 und beiden Gegenlagerschalen 23 die Wiegenlagerung 20 bilden. Je eine Lagerfläche 33 an den beiden Lagerschalen 17 liegt damit auf einer Gegenlagerfläche 34 an den Gegenlagerschalen 23 auf. Die Gegenlageschalen 23 sind einteilig von der Schwenkwiege 14 aus Stahl gebildet. Die Schwenkwiege 14 ist damit mittels einer Gleitlagerung als 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 dabei 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. 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 Gehäuses 4 bzw. dem Flansch 21 des Gehäuses 4 ist eine Öffnung 63 mit der Lagerung 10 ausgebildet und eine zweite Seite 65 weist eine Aussparung zur Lagerung der Antriebswelle 9 mit einer weiteren Lagerung 10 auf. In der Öffnung 63 ist außerdem eine Gleitringdichtung 74 angeordnet, damit die Hydraulikflüssigkeit nicht aus dem Innenraum 44 nach außen strömen kann.
-
Die Lagerfläche 33 von den beiden Lagerschalen 17 liegt jeweils auf der Gegenlagerfläche 34 an der Schwenkwiege 14 auf. Dabei ist die Lagerschale 17 von zwei getrennten Bauteilen, nämlich einer ersten Lagerschale 77 und einer zweiten Lagerschale 78 gebildet. Diese beiden Lagerschalen 17, 77, 78 sind mittelbar mittels eines dreiteiligen Lagerbockes 79 an dem Gehäuse 4, d. h. dem Flansch 21 der Schrägscheibenmaschine 1, befestigt. Der dreiteilige Lagerbock 79 umfasst ein erstes Lagerbockteil 70, ein zweites Lagerbockteil 71 und ein drittes Lagerbockteil 72, wobei das dritte Lagerbockteil 72 als ein scheibenförmiger Ring 73 ausgebildet ist. Das erste und zweite Lagerbockteil 70, 71 weisen je eine teilzylinderförmige Teilfläche auf, an der jeweils die erste Lagerschale 77 und die zweite Lagerschale 78 befestigt ist. Das erste und zweite Lagerbockteil 70, 71 und die erste und zweite Lagerschale 77, 78 sind in einer Projektionsrichtung gemäß der Draufsicht von 3 rechteckförmig ausgebildet. Das ringförmige dritte Lagerbockteil 72 ist formschlüssig mittels einer Ausnehmung 75 an dem Flansch 21 des Gehäuses 4 befestigt. Aufgrund der Druckkraft zwischen dem Flansch 21 und dem dritten Lagerbockteil 72 besteht damit eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Flansch 21 und dem dritten Lagerbockteil 72. In analoger Weise weist das dritte Lagerbockteil 72 zwei getrennte Ausnehmungen 76 auf, jeweils zur formschlüssigen Aufnahme des ersten Lagerbockteiles 70 und des zweiten Lagerbockteiles 71. Dadurch sind auch das erste und zweite Lagerteil 70, 71 form- und kraftschlüssig mit dem dritten Lagerbockteil 73 verbunden. Ferner sind das erste und zweite Lagerbockteil 70, 71 mittels mehrerer Befestigungsbolzen 61 bzw. Befestigungspins 68 zusätzlich formschlüssig an dem dritten Lagerbockteil 72 befestigt.
-
Die zwei Lagerschalenteile 62 als der ersten und zweiten Lagerschale 77, 78 bestehen aus einem anderen Material, z. B. PEEK oder Messing, wie die Gegenlagerfläche 34 der Schwenkwiege 14 und der Flansch 21 aus Stahl und das erste, zweite und dritte Lagerbockteil 70, 71, 72. Das Lagerschalenteil 62 weist die Lagerfläche 33 auf. Die Lagerfläche 33 ist teilzylindermantelförmig ausgebildet. An der Schwenkwiege 14 ist eine Gegenlagerschale 23 vorhanden, wobei die Gegenlagerschale 23 ebenfalls teilzylindermantelförmig mit einer Gegenlagerfläche 34 der Gegenlagerschale 23 ausgebildet ist. Je eine Lagerschale 17 an dem ersten und zweiten Lagerbockteil 70, 71 ist somit von je einem Lagerschalenteil 62 gebildet und die Gegenlagerschale 23 ist unmittelbar ohne ein gesondertes Bauteil von der Schwenkwiege 14 aus Stahl gebildet. Ein fiktiver Zylinder an der Lagerfläche 33 und der Gegenlagefläche 34 weist eine Längsachse auf, welche der Schwenkachse 15 der Schwenkwiege 14 entspricht. Die Gegenlagerfläche 34 an der Schwenkwiege 14 liegt dabei auf der Lagerfläche 33 an dem Lagerschalenteil 62 auf. Die Lagerschale 17 und die Gegenlagerschale 23 bilden damit die Wiegenlagerung 20 für die Schwenkwiege 14. Die Lagerbockteile 70, 71, 72 bestehen aus Stahl wie das Gehäuse 4.
-
Innerhalb der Öffnung 63 des Flansches 21 sind eine Lagerung 10 für die Antriebswelle 9 und die Gleitringdichtung 74 angeordnet. Eine im Querschnitt kreisförmige Begrenzungsfläche des Flansches 21 begrenzt somit die Öffnung 63 und der minimale Abstand 38 zwischen der Rotationsachse 8 der Antriebswelle 9 und dieser Begrenzungsfläche des Flansches 21 für die Öffnung 63 ist wesentlich größer als der minimale radiale Abstand 43 zwischen der Rotationsachse 8 und einer radialen Innenseite 80 des Lagerbockes 79, insbesondere des dritten Lagerbockteiles 72 sowie auch des ersten und zweiten Lagerbockteiles 70, 71. Die beiden Lagerbockteile 70, 71 und damit die darauf aufliegenden ersten und zweiten Lagerschalen 77, 78 und damit auch die beiden Lagerflächen 33 weisen damit einen geringen Abstand zu der radialen Außenseite der Antriebswelle 9 auf. Aufgrund dieses geringen Abstandes der Lagerflächen 33 und der Gegenlagerflächen 34 können dadurch die von den Gleitschuhen 39 auf die Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 einwirkenden Druckkräfte an den Lagerflächen 33 bzw. Gegenflächen 34 in einem geringen Abstand voneinander in den Flansch 21 eingeleitet werden, so dass dadurch in vorteilhafter Weise die Schwenkwiege 14 eine geringe Biegung aufweist. Der große erforderliche Durchmesser der Öffnung 63 für die Lagerung 10 und die Gleitringdichtung 74 kann damit von dem die Öffnung 63 überkragenden Lagerbock 79 ausgeglichen werden.
-
Bei einer Belastung der Schwenkwiege 14 aufgrund der von den Gleitschuhen 39 auf die Schwenkwiege 14 an der Auflagefläche 18 aufgebrachten Druckkräfte tritt an den beiden Innenendseiten 36 der Lagerfläche 33 und auch an den dem ersten und zweiten Lagerbockteil 70, 71 eine größere Biegung bzw. Verformung auf als an den Außenendseiten 35. In dem dritten Lagerbockteil 72 und in dem ersten und zweiten Lagerbockteil 70, 71 sind Hohlräume 67 und Aussparungen 69 ausgebildet, so dass dadurch die Lagerfläche 33 im Bereich der Innenendseiten 36 eine kleinere Steifigkeit aufweist als im Bereich der Außenendseiten 35. Bei einer großen Biegung und dadurch bedingten Verformung der Schwenkwiege 14 tritt somit aufgrund der Steifigkeit der Lagerfläche 33 zwischen der Gegenlagerfläche 34 und der Lagerfläche 33 eine im Wesentlichen konstante Flächenpressung auf. An den Innenendseiten 36 kommt es damit nicht zu sehr großen Flächenpressungen. Die im Wesentlichen gleichmäßige Flächenpressung bzw. Pressung bewirkt einen gleichmäßigen mechanischen Verschleiß an der Lagerfläche 33 und an der Gegenlagerfläche 34 aufgrund der Gleitlagerung zwischen der Lager- und Gegenlagerfläche 33, 34.
-
In 6 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. Der Lagerbock 79 aus Stahl ist mehrteilig ausgebildet, nämlich dreiteilig mit dem ersten Lagerbockteil 70, dem zweien Lagerbockteil 71 und dem dritten Lagerbockteil 72. Der erste und zweite Lagerbockteil 70, 71 weist jeweils teilzylinderförmige Teilflächen auf, an denen jeweils die erste und zweite Lagerschale 77, 78 befestigt sind. Bei der Herstellung der Schrägscheibenmaschine 1 können diese teilzylinderförmigen Teilflächen an den getrennten Bauteilen des ersten und zweiten Lagerbockteiles 70, 71 besonders einfach spanabhebend von einem Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise einer Drehbank oder einer Fräse, hergestellt werden. Dadurch weist das erste und zweite Lagerbockteil 70, 71 eine geringe axiale Baulänge in Richtung der Rotationsachse 8 der Antriebswelle 9 auf und damit auch insgesamt der Lagerbock 79, da das dritte Lagerbockteil 72 als ein scheibenförmiger Ring 73 ausgebildet ist mit einer geringen Ausdehnung in Richtung der Rotationsachse der Antriebswelle 9. Dadurch weist insgesamt die Schrägscheibenmaschine 1 eine geringe axiale Baulänge auf und ist in der Herstellung einfach und preiswert bezüglich des Lagerbockes 79.
-
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
-
- EP 1013928 A2 [0004]
- CH 405934 [0005]
- DE 2733870 C2 [0006]
- DE 102008013010 A1 [0007]
