-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrägscheibenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 13.
-
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 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 Kolben weisen an einer radialen Außenseite eine Kolbenlauffläche auf und mittels der Kolbenlauffläche sind die Kolben an einer Bohrungslagerfläche der Kolbenbohrungen gelagert als Gleitlagerung. Bei bestimmten Betriebszuständen, insbesondere bei hohen Drehzahlen der Zylindertrommel und einem kleinen Schwenkwinkel der Schwenkwiege führen die Kolben in den Kolbenbohrungen nur kleine axiale Bewegungen aus und aufgrund der großen Drehzahl der Zylindertrommel wirken hohe Zentrifugalkräfte auf die Kolben, welche zusätzliche Druckkräfte zwischen der Kolbenlauffläche und der Kolbenbohrungslagerfläche verursachen. Aufgrund der geringen axialen Bewegungen in diesen Betriebszuständen der Kolben, wird nur wenig Schmieröl, welche von der Hydraulikflüssigkeit gebildet ist, zwischen die Kolbenlauffläche und die Kolbenbohrungslagerfläche gefördert. Auch ein größeres Spiel zwischen der Kolbenlauffläche und der Kolbenbohrungslagerfläche führt in diesem Betriebszustand nicht zu einer Erhöhung des Schmiermittels, weil die Kolben durch die großen Zentrifugalkräfte radial nach außen auf die Kolbenbohrungslagerfläche gedrückt sind und dadurch in diesen Abschnitten als tangentiale Teilabschnitte radial außenseitig an der Kolbenlauffläche große Druckkräfte auftreten bei einer geringen Schmierung und dadurch die Gefahr von Kolbenfressern besteht. Bei Kolbenfressern entsteht durch mangelhafte Schmierung erhöhte Gleitreibung, sodass dadurch die Temperatur der Kolbenlauffläche und der Kolbenbohrungslagerfläche stark erhöht wird und dadurch eine Reibschweißung eingeleitet wird und sich dadurch die Kolben fest mit der Kolbenbohrungslagerfläche verbinden, so dass die Schrägscheibenmaschine beschädigt wird. Dabei ist es bereits bekannt, in die Kolbenlauffläche in tangentialer Richtung ausgerichtete Kolbennuten einzuarbeiten, das heißt, dass diese als Quernuten an der Kolbenlauffläche ausgebildet sind. Diese Kolbennuten weisen jedoch keine fluidleitende Verbindung zu dem Arbeitsraum auf und dienen lediglich als Schmiertaschen. In den beschriebenen Betriebszuständen können dadurch derartige Kolbennuten als Quernuten ohne eine fluidleitende Verbindung zu dem Arbeitsraum mit der Hydraulikflüssigkeit als dem Schmiermittel keine ausreichende Schmierung der Kolbenlauffläche auf der Kolbenbohrungslagerfläche zur Verfügung stellen, sodass in diesen Betriebszuständen es zu einer Mangelschmierung mit der Gefahr von Kolbenfressern kommt.
-
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, so dass je eine Kolbenlauffläche an je einer Kolbenbohrungslagerfläche gelagert ist und zwischen einem einer Schwenkwiege abgewandten axialen Ende der Kolben und den Kolbenbohrungen ein Arbeitsraum vorhanden ist, eine mit der Zylindertrommel zumindest drehfest verbundene Antriebswelle, welche um die Rotationsachse drehbar bzw. rotierend gelagert ist, die um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege mit einer Auflagefläche zur Lagerung der Kolben auf der Auflagefläche, wobei an der Kolbenlauffläche wenigstens eine Kolbennut ausgebildet ist zur Schmierung der Kolbenlauffläche an der Kolbenbohrungslagerfläche und die wenigstens eine Kolbennut durch wenigstens eine Verbindungsbohrung und/oder durch wenigstens eine Verbindungsnut in fluidleitender Verbindung mit dem Arbeitsraum steht und/oder an der Kolbenbohrungslagerfläche wenigstens eine Bohrungsnut ausgebildet ist zur Schmierung der Kolbenlauffläche an der Kolbenbohrungslagerfläche und die wenigstens eine Bohrungsnut durch wenigstens eine Verbindungsbohrung und/oder durch wenigstens eine Verbindungsnut in fluidleitender Verbindung mit dem Arbeitsraum steht. Die Kolbennuten und/oder die Bohrungsnuten stehen in fluidleitender Verbindung zu dem Arbeitsraum, sodass dadurch die Hydraulikflüssigkeit als Schmiermittel in die wenigstens eine Kolbennut und/oder in die wenigstens eine Bohrungsnut einströmen kann und dadurch auch bei schwierigen Betriebszuständen der Schrägscheibenmaschine eine ausreichende Schmierung der Kolben an den Kolbenbohrungen gewährleistet ist. Auch bei einer großen Drehzahl der Zylindertrommel und einem kleinen Schwenkwinkel der Schwenkwiege kann somit aus den Arbeitsräumen Hydraulikflüssigkeit zu der wenigstens einen Kolbennut und/oder zu der wenigstens einen Bohrungsnut strömen und dadurch eine ausreichende Schmierung der Kolbenlauffläche an der Kolbenbohrungslagerfläche gewährleisten und somit zuverlässig Kolbenfresser auch in schwierigen Betriebszuständen verhindert sind. Als eine Kolbennut wird vorzugsweise auch eine Öffnung an der Kolbenlauffläche des Kolbens und als eine Bohrungsnut wird vorzugsweise auch eine Öffnung an der Kolbenbohrungslagerfläche des Zylinders betrachtet. Vorzugsweise können auch mehrere, vorzugsweise in Reihe ausgerichtete, Öffnungen eine Kolbennut und/oder eine Bohrungsnut bilden. Beispielsweise sind an einem Kolben mehrere radial ausgerichtet Verbindungsbohrungen ausgebildet, welche in die Öffnungen münden.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist bei sämtlichen Kolben an der Kolbenlauffläche wenigstens eine Kolbennut ausgebildet zur Schmierung der Kolbenlauffläche an der Kolbenbohrungslagerfläche und die wenigstens eine Kolbennut steht durch wenigstens eine Verbindungsbohrung und/oder durch wenigstens eine Verbindungsnut in fluidleitender Verbindung mit dem Arbeitsraum und/oder bei sämtlichen Kolbenbohrungen ist an der Kolbenbohrungslagerfläche wenigstens eine Bohrungsnut ausgebildet zur Schmierung der Kolbenlauffläche an der Kolbenbohrungslagerfläche und die wenigstens eine Bohrungsnut steht durch wenigstens eine Verbindungsbohrung und/oder durch wenigstens eine Verbindungsnut in fluidleitender Verbindung mit dem Arbeitsraum.
-
In einer ergänzenden Variante ist die wenigstens eine Verbindungsbohrung an dem Kolben ausgebildet und steht vorzugsweise mit einem Entlastungskanal des Kolbens in fluidleitender Verbindung. Die wenigstens eine Verbindungsbohrung mündet entweder unmittelbar in den Arbeitsraum oder ist mittelbar durch einen Entlastungskanal mit dem Arbeitsraum fluidleitend verbunden.
-
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die wenigstens eine Verbindungsnut an der Kolbenlauffläche und/oder an der Kolbenbohrungslagerfläche ausgebildet. Die wenigstens eine Verbindungsnut ist somit entweder an der Kolbenlauffläche, das heißt damit an den Kolben, und/oder an der Kolbenbohrungslagerfläche, das heißt an der Zylindertrommel bzw. an der Kolbenbohrung ausgebildet. Durch die wenigstens eine Verbindungsnut kann Hydraulikflüssigkeit als Schmiermittel zu der wenigstens einen Kolbennut und/oder zu der wenigstens einen Bohrungsnut strömen zur Schmierung des Kolbens an der Kolbenbohrung.
-
In einer ergänzenden Variante mündet die wenigstens eine Verbindungsnut und/oder die wenigstens eine Verbindungsbohrung in den Arbeitsraum.
-
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die wenigstens eine Verbindungsnut mit einer axialen Richtungskomponente ausgerichtet und/oder die wenigstens eine Verbindungsbohrung mit einer radialen Richtungskomponente ausgerichtet, insbesondere ist die wenigstens eine Verbindungsnut in einer axialen Richtung ausgerichtet und/oder die wenigstens eine Verbindungsbohrung in einer radialen Richtung ausgerichtet. Die wenigstens eine Verbindungsnut ist dabei vorzugsweise mit einer Abweichung von weniger als 30°, 20° oder 10° zu einer axialen Richtung, insbesondere insgesamt, ausgerichtet und/oder die wenigstens eine Verbindungsbohrung ist dabei vorzugsweise mit einer Abweichung von weniger als 30°, 20° oder 10° zu einer radialen Richtung, insbesondere insgesamt, ausgerichtet. Eine axiale Richtung ist parallel zu der Längsachse des Kolbens bzw. der Kolbenbohrung ausgerichtet. Eine radiale Richtung ist senkrecht zu der Längsachse des Kolbens bzw. der Kolbenbohrung ausgerichtet.
-
Eine tangentiale Richtung ist eine Tangente an die Kolbenlauffläche und/oder an die Kolbenbohrungslagerfläche und die Tangente ist in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse des Kolbens bzw. der Kolbenbohrung ausgerichtet.
-
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die wenigstens eine Kolbennut mit einer tangentialen Richtungskomponente ausgerichtet, insbesondere ist die wenigstens eine Kolbennut in einer tangentialen Richtung ausgerichtet. Die wenigstens eine Kolbennut ist in einer tangentialen Richtungskomponente ausgerichtet, das heißt, bildet eine Quernut, welche in einer tangentialen Richtung ausgerichtet ist, vorzugsweise ist dabei die wenigstens eine Kolbennut mit einer Abweichung von weniger als 30°, 20° oder 10°, insbesondere insgesamt, in der tangentialen Richtung ausgerichtet.
-
In einer ergänzenden Variante ist die wenigstens eine Bohrungsnut mit einer tangentialen Richtungskomponente ausgerichtet, insbesondere ist die wenigstens eine Bohrungsnut in einer tangentialen Richtung ausgerichtet. Die wenigstens eine Bohrungsnut ist somit eine Quernut und in der tangentialen Richtungskomponente ausgerichtet, das heißt, ist insbesondere mit einer Abweichung von als 30°, 20° oder 10° zu einer tangentialen Richtung ausgerichtet, insbesondere insgesamt.
-
In einer ergänzenden Ausführungsform sind an der Kolbenlauffläche, insbesondere bei sämtlichen Kolben, mehrere Kolbennuten ausgebildet. An der Kolbenlauffläche sind mehrere Kolbennuten in einem axialen Abstand zueinander ausgerichtet, sodass dadurch ein größerer Bereich der Kolbenlauffläche mit Hydraulikflüssigkeit als Schmiermittel durch die Kolbennuten geschmiert ist.
-
In einer zusätzlichen Ausgestaltung weisen zwei in axialer Richtung benachbarte Kolbennuten tangential vollständig umlaufend einen im Wesentlichen gleichen axialen Abstand zueinander auf. Zwischen den zwei benachbarten Kolbennuten besteht somit an sämtlichen tangential umlaufenden axialen Abständen der gleiche axiale Abstand, sodass dadurch eine gleichmäßige Schmierung der Kolbenlauffläche gewährleistet ist.
-
In einer zusätzlichen Ausführungsform sind an der Kolbenbohrungslagerfläche, insbesondere bei sämtlichen Kolbenbohrungen, mehrere Bohrungsnuten ausgebildet. An der Kolbenbohrungslagerfläche sind mehrere Bohrungsnuten in einem axialen Abstand zueinander ausgebildet, sodass dadurch ein größerer Bereich der Kolbenbohrungslagerfläche von den Bohrungsnuten mit Schmiermittel versorgt ist.
-
Vorzugsweise weisen zwei in axialer Richtung benachbarte Bohrungsnuten tangential vollständig umlaufend einen im Wesentlichen gleichen axialen Abstand zueinander auf.
-
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 Wiegenlagerung für die Schwenkwiege.
-
Zweckmäßig umfasst die Schrägscheibenmaschine wenigstens eine Schwenkeinrichtung zum Verschwenken der Schwenkwiege.
-
In einer weiteren Variante umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Niederdrucköffnung zum Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in die und/oder aus den rotierenden Kolbenbohrungen.
-
In einer zusätzlichen 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,
-
2 einen Querschnitt A-A gemäß 1 einer Ventilscheibe der Schrägscheibenmaschine sowie eine Ansicht einer Schwenkwiege,
-
3 eine Längsschnitt einer Kolbenbohrung mit einem Kolben in einem ersten Ausführungsbeispiel der Schrägscheibenmaschine,
-
4 eine Seitenansicht des Kolbens gemäß 3,
-
5 eine Längsschnitt der Kolbenbohrung mit dem Kolben in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Schrägscheibenmaschine,
-
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. In die Kolbenbohrungen 6 münden Bohrungsöffnungen 70. Die Längsachsen 35 der Kolben 7 bzw. 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.
-
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.
-
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.
-
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 der Bohrungsöffnungen 70 an der Hochdrucköffnung 12 mit der Hochdrucköffnung 12 verbunden und bei einer Anordnung der Bohrungsöffnungen 70 an der Niederdrucköffnung 13 mit der Niederdrucköffnung 13 fluidleitend verbunden. Die Kolbenbohrungen 6 und ein der Ventilscheibe 11 zugewandten axialen Ende der Kolben 7 begrenzen einen Arbeitsraum 36. Bei einem Schwenkwinkel α von 0° und bei einem Betrieb der Schrägscheibenmaschine 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.
-
Die Rückhaltescheibe 37 ist ringförmig als ebene Scheibe ausgebildet und weist somit eine Öffnung 38 zur Durchführung der Antriebswelle 9 auf. 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 entspricht der Anzahl der Gleitschuhe 39 und Kolben 7 und in jeder Bohrung ist jeweils ein Gleitschuh 39 befestigt. Die Rückhaltescheibe 37 liegt nicht unmittelbar auf der Auflagefläche 18 auf.
-
In 3 und 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Schrägscheibenmaschine 1 hinsichtlich der Schmierung der Kolben 7 dargestellt. Die Kolben 7 weisen als radiale Außenseite eine Kolbenlauffläche 33 auf, und mit der Kolbenlauffläche 33 sind die Kolben 7 an einer Kolbenbohrungslagerfläche 34 der Kolbenbohrungen 6 gelagert. Die Zylindertrommel 5 besteht dabei vorzugsweise aus Metall, insbesondere Stahl, und die Kolbenlauffläche 33 aus Metall, zum Beispiel Stahl. Eine axiale Richtung 71 ist dabei parallel zu der Längsachse 35 der Kolben 7 bzw. der Kolbenbohrungen 6 ausgerichtet und eine tangentiale Richtung 69 als Tangente auf die Kolbenlauffläche 33 bzw. als Tangente auf die Kolbenbohrungslagerfläche 34 steht dabei senkrecht auf der Längsachse 35 des Kolbens 7 bzw. der Kolbenbohrung 6. Die Tangente der tangentialen Richtung 69 ist in einer fiktiven Ebene senkrecht zu der Rotationsachse 8 der Zylindertrommel 5. In die Kolbenlauffläche 34 ist eine Kolbennut 61 eingearbeitet und die Kolbennut 61 ist parallel zu der tangentialen Richtung 69 ausgerichtet, das heißt, die Kolbennut 61 ist eine Quernut. Mit zwei radialen Verbindungsbohrungen 67 in einer radialen Richtung 72 senkrecht zu der Längsachse 35 der Kolbenbohrung 6 steht die Kolbennut 61 in fluidleitender Verbindung zu einem axial ausgerichteten Entlastungskanal 43. Der Entlastungskanal 43 mündet an einem zu der Schwenkwiege 14 abgewandten und der Ventilscheibe 11 zugewandten axialen Ende 23 des Kolbens 7 in den Arbeitsraum 36. Der Entlastungskanal 43 dient zur hydrostatischen Entlastung der Kolbenverbindungsstelle 22 und zur hydrostatischen Entlastung der Gleitlagerung der Gleitschuhe 39 auf der Auflagefläche 18. An der Kolbennut 61 besteht kein Kontakt des Kolbens 7 zu der Kolbenbohrungslagerfläche 34 und aufgrund der mittelbaren fluidleitenden Verbindung der Kolbennut 61 durch die Verbindungsbohrungen 67 und dem Entlastungskanal 43 zu dem Arbeitsraum 36 kann ständig Hydraulikflüssigkeit als Schmiermittel von dem Arbeitsraum 36 zu der Kolbennut 61 gelangen. Aufgrund des Spiels zwischen der Kolbenlauffläche 33 und der Kolbenbohrungslagerfläche 34 sowie des ständig unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit in dem Arbeitsraum 36 strömt ständig Hydraulikflüssigkeit als Schmiermittel in einen Ringraum zwischen der Kolbennut 61 und der Kolbenbohrungslagerfläche 34. Dadurch ist auch in schwierigen Betriebszuständen der Schrägscheibenmaschine 1, insbesondere bei einem kleinen Schwenkwinkel α der Schwenkwiege 14 und einer großen Drehzahl der Zylindertrommel 5, eine ausreichende Schmierung der Kolben 7 an den Kolbenbohrungen 6 gewährleistet, sodass dadurch Kolbenfresser zuverlässig auch in schwierigen Betriebszuständen vermieden werden können.
-
In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind an den Kolben 7 mehrere Kolbennuten 61 ausgebildet und jeweils zwei benachbarte Kolbennuten 61 weisen einen identischen axialen Abstand tangential umlaufend vollständig auf. In jede der Kolbennuten 61 münden jeweils zwei Verbindungsbohrungen 67 wie in dem in 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel und diese Verbindungsbohrungen 67 münden jeweils in den identischen Entlastungskanal 43. Dadurch kann über einen noch größeren Bereich der Kolbenlauffläche 33 die Schmierung, insbesondere die gleichmäßige Schmierung mit Hydraulikflüssigkeit als Schmiermittel, zusätzlich verbessert werden.
-
In 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Schrägscheibenmaschine 1 zur Schmierung der Kolben 7 an den Kolbenbohrungen 6 dargestellt. In die Kolbenbohrungslagerfläche 34 ist eine Bohrungsnut 62 eingearbeitet. Die Bohrungsnut 62 ist eine Quernut 62, das heißt, ist in der tangentialen Richtung 69 ausgerichtet und vollständig umlaufend an der Kolbenbohrungslagerfläche 34 ausgebildet. Ferner ist in die Kolbenbohrungslagerfläche 34 eine in der axialen Richtung 71 ausgerichtete Verbindungsnut 68 eingearbeitet. Die axiale Ausdehnung der Verbindungsnut 68 ist dabei dahingehend ausgerichtet, dass auch bei einem minimalen Abstand des Kolbens 7 zu der Bohrungsöffnung 70 die Verbindungsnut 68 in fluidleitender Verbindung zu dem Arbeitsraum 36 steht. Durch die Verbindungsnut 68 kann ständig Hydraulikflüssigkeit als Schmiermittel zu der Bohrungsnut 62 strömen, sodass auch in schwierigen Betriebszuständen der Schrägscheibenmaschine 1 eine ausreichende Schmierung der Kolben 7 an den Kolbenbohrungen 6 gewährleistet ist. Große Druckkräfte zwischen der Kolbenlauffläche 33 und der Kolbenbohrungslagerfläche 34 treten insbesondere in den Bereichen in der Nähe zu der Kolbenverbindungsstelle 22 auf. Die Bohrungsnut 62 weist dabei einen geringen Abstand zu dem axialen Ende der Kolbenbohrungslagerfläche 34 zu der Kolbenverbindungsstelle 22 auf, sodass dadurch gerade dieser Endbereich der Kolbenbohrungslagerfläche 34 im Bereich bzw. in der Nähe zu der Kolbenverbindungsstelle 22 bzw. in dem Bereich zu der Schwenkwiege 14 besonders gut durch die Bohrungsnut 62 mit Schmiermittel als Hydraulikflüssigkeit geschmiert ist.
-
In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Kolbenbohrungslagerfläche 34 mehrere in einen axialen Abstand zueinander ausgerichtete Bohrungsnuten 62 auf und diese stehen durch die Verbindungsnut 68 in fluidleitender Verbindung mit dem Arbeitsraum 36.
-
In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist sowohl die Kolbenlauffläche 33 wenigstens eine Kolbennut 61 auf und auch die Kolbenbohrungslagerfläche 34 weist wenigstens eine Bohrungsnut 62 auf.
-
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. Die wenigstens eine Kolbennut 61 an dem Kolben 7 und/oder die wenigstens eine Bohrungsnut 62 an der Kolbenbohrung 6 steht in ständiger fluidleitender Verbindung mit dem Arbeitsraum 36, sodass auch in schwierigen Betriebszuständen der Schrägscheibenmaschine 1 eine ausreichende Versorgung der Kolbenlauffläche 33 und der Kolbenbohrungslagerfläche 34 mit Hydraulikflüssigkeit als Schmiermittel gewährleistet ist, sodass dadurch Kolbenfresser der Schrägscheibenmaschine 1 im Wesentlichen ausgeschlossen werden können.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 1013928 A2 [0004]
- CH 405934 [0005]
- DE 2733870 C2 [0006]
