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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrägscheibenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11.
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Stand der Technik
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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 Gleitschuhe sind mit einer Gleitlagerung, welche im Allgemeinen hydrostatisch entlastet ist, auf der Auflagefläche der Schwenkwiege gelagert und die Gleitschuhe sind mit der Rückhaltescheibe verbunden. Die Schwenkwiege wird von zwei hydraulischen Schwenkeinrichtungen, die je von einem Verstellkolben und einem Verstellzylinder gebildet sind, um eine Schwenkachse verschwenkt. Der Verstellkolben ist einteilig ausgebildet, so dass dieser in Herstellung teuer ist bei einem großen Montageaufwand für den Verstellkolben.
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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.
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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.
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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.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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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, welche um die Rotationsachse drehbar bzw. rotierend gelagert ist, eine um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege mit einer Auflagefläche zur Lagerung der Kolben auf der Auflagefläche, wenigstens eine Schwenkeinrichtung zum Verschwenken der Schwenkwiege, die wenigstens eine Schwenkeinrichtung umfassend je einen beweglich gelagerten Verstellkolben mit einer Verbindungsstelle, welcher an der Verbindungsstelle mit einer Gegenverbindungsstelle an der Schwenkwiege verbunden ist, zum Verschwenken der Schwenkwiege und je einen Verstellzylinder zur Lagerung des wenigstens einen Verstellkolbens, wobei der Verstellkolben mehrteilig ausgebildet ist. Der Verstellkolben kann dadurch besonders einfach und preiswert hergestellt werden und außerdem können die Bauteile des Verstellkolbens auch aus unterschiedlichen Materialien für die einzelnen Funktionsgruppen angepasst ausgebildet sein. Darüber hinaus ist auch eine unterschiedliche Beschichtung und/oder Wärmebehandlung der unterschiedlichen Bauteile des Verstellkolbens möglich.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die Verbindungsstelle des Verstellkolbens an einem Verstellkolbenkopfbauteil ausgebildet und ein Lagerabschnitt des Verstellkolbens, an welchem der wenigstens eine Verstellkolben an dem wenigstens einen Verstellzylinder gelagert ist, an einem Verstellkolbenfußbauteil ausgebildet ist und das Verstellkolbenkopfbauteil und das Verstellkolbenfußbauteil sind gesonderte Bauteile. Das Verstellkopfbauteil mit der Verbindungsstelle zur Schwenkwiege und das Verstellkolbenfußbauteil sind getrennte Bauteile und können dadurch optimiert für die Verbindungsstelle und den Lagerabschnitt entsprechend ausgebildet sein.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform sind das Verstellkolbenkopfbauteil und das Verstellkolbenfußbauteil mit einem Verstellkolbenverbindungsbauteil miteinander verbunden und das Verstellkolbenkopfbauteil, das Verstellkolbenfußbauteil und das Verstellkolbenverbindungsbauteil sind als getrennte Bauteile ausgebildet.
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Zweckmäßig sind das Verstellkolbenkopfbauteil und/oder das Verstellkolbenfußbauteil und/oder das Verstellkolbenverbindungsbauteil formund/oder kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden und/oder der Verstellkolben weist eine Entlastungsbohrung auf zum Leiten von Hydraulikflüssigkeit von dem Verstellzylinder zu der Verbindungsstelle und der Gegenverbindungsstelle zur hydrostatischen Entlastung der Verbindungstelle und der Gegenverbindungsstelle und/oder der Durchmesser des Verstellkolbenkopfbauteils und/oder des Verstellkolbenfußbauteils ist größer, insbesondere um das 1,2-, 1,5-, 2- oder 3-Fache größer, als der Durchmesser des Verstellkolbenverbindungsbauteils. Das Verstellkolbenkopfbauteil und das Verstellkolbenfußbauteil weisen einen größeren Durchmesser auf als das Verstellkolbenverbindungsbauteil. Bei der Herstellung für das Verstellkolbenkopfbauteil und das Verstellkolbenfußbauteil können dadurch entsprechend optimierte Halbzeuge bzw. Rohteile verwendet werden, jeweils mit einem größeren Durchmesser für das Verstellkolbenkopfbauteil und das Verstellkolbenfußbauteil und mit einem kleineren Durchmesser für das Verstellkolbenverbindungsbauteil. Dadurch ist weniger Rohmaterial erforderlich und die Kosten für die Herstellung der Schrägscheibenmaschine, das heißt für den Verstellkolben, sind dadurch geringer.
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In einer ergänzenden Ausführungsform sind das Verstellkolbenkopfbauteil und/oder das Verstellkolbenfußbauteil und/oder das Verstellkolbenverbindungsbauteil mit einer Press- und/oder Schraubverbindung und/oder mittels Umformen miteinander verbunden. Eine Press- und/oder Schraubverbindung kann besonders einfach ausgebildet werden zur Verbindung der Bauteile des Verstellkolbens. Beispielsweise ist hierzu an einem Bauteil eine Aussparung, insbesondere eine Bohrung, z. B. als Sackloch, ausgebildet, innerhalb dessen ein anderes Bauteil angeordnet bzw. befestigt ist, beispielsweise ist in dem Verstellkolbenkopfbauteil und dem Verstellkolbenfußbauteil die Aussparung angeordnet und in dieser Aussparung ist jeweils ein Ende des Verstellkolbenverbindungsbauteils angeordnet und befestigt.
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In einer ergänzenden Ausführungsform weist das Verstellkolbenfußbauteil eine Lagerungsfläche auf und die Lagerungsfläche ist komplementär zu einer Zylinderlagerungsfläche an dem Verstellzylinder ausgebildet und/oder das Verstellkolbenfußbauteil weist eine Lagerungsfläche auf und an der Lagerungsfläche ist eine Dichtung, insbesondere ein Dichtring, ausgebildet.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die Verbindungsstelle teilkugelförmig, insbesondere konvex als Lagerkugel oder konkav als eine Lagerkalotte, ausgebildet, welche an einer Gegenverbindungsstelle an der Schwenkwiege gelagert ist und vorzugsweise ist die Gegenverbindungsstelle geometrisch komplementär zu der Verbindungsstelle ausgebildet. Die Lagerkugel und/oder die Lagerkalotte sind dabei in der Geometrie im Allgemeinen teilkugelförmig ausgebildet bzw. auch bei einer Ausbildung der Lagerkugel aus einer Vollkugel wird im Allgemeinen nur ein Teil der Vollkugel für die Verbindungsstelle genutzt.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist an dem wenigstens einen Verstellkolben ein elastisches Verstellelement, insbesondere eine Verstellfeder, angeordnet zum Verschwenken der Schwenkwiege in eine Grundstellung bei einem drucklosen Zustand der Schrägscheibenmaschine.
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Vorzugsweise liegt das elastische Verstellelement auf einem ersten Federteller, insbesondere an dem Verstellkolbenkopfbauteil, und einem zweiten Federteller, insbesondere an dem Verstellkolbenfußbauteil oder dem Verstellkolbenverbindungsbauteil, auf und der zweite Federteller ist beweglich an dem Verstellkolben gelagert.
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In einer ergänzenden Ausführungsform ist das Verstellkolbenverbindungsbauteil als eine Stange und/oder ein Rohr ausgebildet.
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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.
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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.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Wiegenlagerung für die Schwenkwiege.
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In einer weiteren Variante umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Niederdrucköffnung zum Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in die und/oder aus den rotierenden Kolbenbohrungen.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Hochdrucköffnung zum Aus- und/oder Einleiten von Hydraulikflüssigkeit aus den und/oder in die rotierenden Kolbenbohrungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
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1 einen Längsschnitt einer Schrägscheibenmaschine,
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2 einen Querschnitt A-A gemäß 1 einer Ventilscheibe der Schrägscheibenmaschine sowie eine Ansicht einer Schwenkwiege,
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3 einen Längsschnitt des Verstellkolbens in einem ersten Ausführungsbeispiel,
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4 einen Längsschnitt des Verstellkolbens in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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5 einen Längsschnitt des Verstellkolbens in einem dritten Ausführungsbeispiel,
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6 einen Längsschnitt des Verstellkolbens in einem vierten Ausführungsbeispiel,
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7 eine stark schematisierte Darstellung der beiden Verstellkolben mit der Verstellfeder und der Schwenkwiege mit einem Schwenkwinkel von ca. +15°,
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8 eine stark schematisierte Darstellung der beiden Verstellkolben mit der Verstellfeder und der Schwenkwiege mit einem Schwenkwinkel von ca. –15°,
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9 eine stark schematisierte Darstellung der beiden Verstellkolben mit der Verstellfeder und der Schwenkwiege mit einem Schwenkwinkel von ca. 0 als Grundstellung und
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10 einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug.
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Ausführungsformen der Erfindung
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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 flüssigkeitsdicht einen Innenraum 44, der mit Hydraulikflüssigkeit befüllt ist.
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Die Schwenkwiege 14 weist eine ebene bzw. plane Auflagefläche 18 zur mittelbaren Auflage einer Rückhaltescheibe 37 und zur unmittelbaren Auflage von Gleitschuhen 39 auf. Die Rückhaltescheibe 37 ist mit einer Vielzahl von Gleitschuhen 39 versehen 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 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 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 Kontakt zu der Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 stehen, wird die Rückhaltescheibe 37 von einer Druckfeder 41 unter einer Druckkraft auf die Auflagefläche 18 gedrückt.
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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 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 bzw. dem Gehäuse 4 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.
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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 als Gegenverbindungsstelle 17 gelagert ist (1). 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.
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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.
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Die Rückhaltescheibe 37 ist ringförmig als ebene Scheibe ausgebildet und weist somit eine Öffnung 38 zur Durchführung der Antriebswelle 9 auf. An der Rückhaltescheibe 37 sind Gleitschuhe 39 befestigt. Die Rückhaltescheibe 37 weist acht Bohrungen auf innerhalb deren die Gleitschuhe 39 angeordnet sind, so dass die Gleitschuhe 39 in radialer Richtung, d. h. senkrecht zu einer Längsachse der Bohrungen, bezüglich der Rückhaltscheibe 37 beweglich sind. Die Rückhaltescheibe 37 und die Gleitschuhe 39 sind mehrteilig ausgebildet. Die Anzahl der Bohrungen 36 entspricht der Anzahl der Gleitschuhe 39 und Kolben 7 und in jeder Bohrung 36 ist jeweils ein Gleitschuh 39 befestigt. Die Rückhaltescheibe 37 führt die Rotationsbewegung der Zylindertrommel 5 um die Rotationsachse 8 mit aus aufgrund der Verbindung der Gleitschuhe 39 mit der Rückhaltescheibe 37 an den Bohrungen. Innerhalb des Innenraumes 44 der Schrägscheibenmaschine 1 ist Hydraulikflüssigkeit angeordnet in dem fluiddichten Gehäuse 4.
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In 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des mehrteiligen Verstellkolbens 29 aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, dargestellt. Der Verstellkolben 29 umfasst ein Verstellkolbenkopfbauteil 33, ein Verstellkolbenverbindungsbauteil 34 und ein Verstellkolbenfußbauteil 35. Das Verstellkolbenverbindungsbauteil 34 ist als ein Rohr 78 bzw. als eine Stange 77 ausgebildet. In das Verstellkolbenkopfbauteil 33 und das Verstellkolbenverbindungsbauteil 34 ist jeweils ein Sackloch als eine Bohrung eingearbeitet, innerhalb dessen jeweils ein axialer Endabschnitt des Verstellkolbenverbindungsbauteils 34 angeordnet und mit einer Pressverbindung 23 oder einer Schraubverbindung 36 befestigt ist. Bei einer Schraubverbindung 36 weist das Sackloch jeweils ein Innengewinde auf und der axiale Endabschnitt des Verstellkolbenverbindungsbauteils 34 ein Außengewinde (nicht dargestellt). Das Verstellkolbenfußbauteil 35 weist eine Lagerungsfläche 43 bzw. einen Lagerabschnitt 43 auf und mittels der Lagerungsfläche 43 ist das Verstellkolbenfußbauteil 35 an dem Verstellzylinder 30 gelagert. Der Verstellzylinder 30 weist eine Zylinderlagerungsfläche 61 auf, an welcher die Lagerungsfläche 43 bzw. der axiale Lagerabschnitt 43 des Verstellkolbenfußbauteils 35 gelagert ist. An dem Lagerabschnitt 43 ist eine Ringnut 62 ausgebildet und innerhalb der Ringnut 62 ist ein Dichtring 67 als Dichtung 67 angeordnet, sodass dadurch der Raum innerhalb des Verstellzylinders 30, rechts gemäß der Darstellung in 3, von dem Verstellkolbenfußbauteil 35 bezüglich des Innenraums 44 abgedichtet ist. Das Verstellkolbenkopfbauteil 33 weist eine Aussparung 69 auf und mittels eines Hinterschnitts 70 ist eine Lagerkugel 68 an dem Verstellkolbenkopfbauteil 33 befestigt. Die Lagerkugel 68 bildet somit an dem linken Endbereich, gemäß der Darstellung in 3, die Verbindungsstelle 32, und die Lagerkugel 68 liegt an einer entsprechend komplementär ausgebildeten Gegenverbindungsstelle 17 an dem Schwenkarm 16 der Schwenkwiege 14 auf.
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Einteilig mit dem Verstellkolbenkopfbauteil 33 ist ein erster Federteller 75 ausgebildet und in axialer Richtung bezüglich des Verstellkolbenverbindungsbauteils 34 ist an diesem beweglich ein zweiter Federteller 76 gelagert. Eine Verstellfeder 74 als eine Spiralfeder 74 als einem elastischen Ventilelement 73 liegt an einem Ende auf dem ersten Federteller 75 und an einem zweiten Ende auf dem zweiten Federteller 76 auf. Außerdem bildet ein axiales Ende des Verstellzylinders 30, welcher fest mit dem Gehäuse 4 unbeweglich verbunden ist, einen Anschlag 80 für den zweiten Federteller 76.
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In einem drucklosen Zustand der Schrägscheibenmaschine 1, das heißt bei einem nicht Druck beaufschlagten Verstellzylinder 30 als Hydraulikflüssigkeit, dienen die beiden Verstellfedern 74 dazu, die Schwenkwiege 14 in eine Grundstellung mit einem Schwenkwinkel von 0° zu verschwenken. In 7 bis 9 sind die Schwenkwiege 14 und der Verstellkolben 79 stark vereinfacht und schematisiert dargestellt. In 7 weist die Schwenkwiege 14 einen Schwenkwinkel von ca. +15° auf und in 8 einen Schwenkwinkel von ca. –15°. In 9 beträgt der Schwenkwinkel der Schwenkwiege 14 0°, das heißt, die Schwenkwiege 14 befindet sich in einer Grundstellung. In der Darstellung in 7 ist der linke Verstellzylinder 30 mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt, sodass dadurch entgegen der von dem linken Verstellzylinder 29 auf die Schwenkwiege 14 aufgebrachte Kraft bzw. Drehmoment die rechte Verstellfeder 74 gestaucht ist und in 8 ist dies umgekehrt. Bei einem drucklosen Zustand in den beiden Verstellzylindern 30 wird dieser von den beiden Verstellfedern 74 in die Grundstellung verschwenkt, da beide Verstellfedern 74 die im Wesentlichen gleiche Kraft auf die Schwenkwiege 14 an den beiden Gegenverbindungsstellen 17 aufbringen.
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In 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Verstellkolbens 29 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 3 beschrieben. Der Verstellkolben 29 weist eine Entlastungsbohrung 79 auf. Hierzu ist in das Verstellkolbenkopfbauteil 33 und in das Verstellkolbenfußbauteil 35 eine Entlastungsbohrung 79 eingearbeitet und das Verstellkolbenverbindungsbauteil 34 ist als Hohlrohr 78 ausgebildet, sodass dadurch auch innerhalb des Rohres 78 die Entlastungsbohrung 79 vorhanden ist. Durch die Entlastungsbohrung 79 kann Hydraulikflüssigkeit aus dem Verstellzylinder 30 zu der Gegenverbindungsstelle 17 und der Verbindungsstelle 32 geleitet werden, um die Gleitlagerung zwischen der Gegenverbindungsstelle 17 und der Verbindungsstelle 32 hydrostatisch zu entlasten. Die durch die Entlastungsbohrung 79 geleitete Hydraulikflüssigkeit kann auch zur hydrostatischen Entlastung der Wiegenlagerung 20 eingesetzt werden. Die Lagerkugel 68 ist einteilig mit dem Verstellkolbenkopfbauteil 33 ausgebildet.
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In 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des Verstellkolbens 79 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 4 beschrieben. Die Verbindungsstelle 32 ist nicht als eine Lagerkugel 68, sondern als eine Lagerkalotte 71 ausgebildet. Hierzu ist an der Lagerkalotte 71 die Lagerkugel 19 an dem Schwenkarm 16 der Schwenkwiege 14 gelagert gemäß der Darstellung in 1. Der in 5 dargestellte Verstellkolben 29 entspricht somit dem in 1 dargestellten Verstellkolben 29.
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In 6 ist ein viertes Ausführungsbeispiel des Verstellkolbens 29 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 4 beschrieben. Der Verstellkolben 29 ist zweiteilig und besteht aus dem Verstellkolbenkopfbauteil 33 und dem Verstellkolbenfußbauteil 35. Das Verstellkolbenkopfbauteil 33 ist durch Umformen bzw. Stauchen eines Rohres als Halbzeug bzw. Rohmaterial hergestellt. Der erste Federteller 35 ist durch ein entsprechendes Umformen an dem Verstellkolbenkopfbauteil 33 hergestellt, ebenso auch ein Kugelsitz 72 für die Lagerkugel 68. Die Lagerkugel 68 ist dabei als ein gesondertes Bauteil in Ergänzung zu dem Verstellkolbenkopfbauteil 33 hergestellt und mittels des teilkugelförmigen Kugelsitzes 72 an dem Verstellkolbenkopfbauteil 33 befestigt. Eine Aussparung in dem Verstellkolbenfußbauteil 35 ist dabei als eine Durchgangsbohrung mit einem unterschiedlichen Durchmesser ausgebildet, sodass dadurch das Verstellkolbenkopfbauteil 33 form- und kraftschlüssig an der Aussparung des Verstellkolbenfußbauteils 35 mittels einer Pressverbindung 23 befestigt ist. Der zweite Federteller 76 ist als ein gesondertes Bauteil ausgebildet und in axialer Richtung an dem Verstellkolben 29 beweglich gelagert, wobei der Verstellzylinder 30 den Anschlag 30 für den zweiten Federteller 76 bildet.
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In 10 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.
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Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Schrägscheibenmaschine 1 wesentliche Vorteile verbunden. Der Verstellzylinder 29 ist mehrteilig ausgebildet. Dadurch können bei der Herstellung des Verstellkolbens 29 Kosten eingespart werden. Beispielsweise sind das Verstellkolbenkopfbauteil 33 und das Verstellkolbenfußbauteil 35 mittels einer spanabhebenden Bearbeitung aus Halbzeugen bzw. Rohteilen mit einem größeren Durchmesser hergestellt und das Verstellkolbenverbindungsbauteil 34 kann aus einem Halbzeug bzw. Rohteil mit einem kleineren Durchmesser hergestellt werden. Abweichend hiervon kann das Verstellkolbenverbindungsbauteil 34 auch einfach aus einem Hohlrohr 78 hergestellt werden, indem aus einem Rohrohr als Halbzeug entsprechend axiale Abschnitte abgetrennt bzw. abgeschnitten werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1013928 A2 [0003]
- CH 405934 [0004]
- DE 2733870 C2 [0005]
