DE102014216387A1

DE102014216387A1 - Schrägscheibenmaschine

Info

Publication number: DE102014216387A1
Application number: DE102014216387.0A
Authority: DE
Inventors: Matthias Greiner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-08-19
Filing date: 2014-08-19
Publication date: 2016-02-25
Also published as: WO2016026691A1

Abstract

Schrägscheibenmaschine (1) als Axialkolbenpumpe (2) und/oder Axialkolbenmotor (3), umfassend eine um eine Rotationsachse (8) drehbar bzw. rotierend gelagerte Zylindertrommel (5) mit Kolbenbohrungen (6), in den Kolbenbohrungen (6) beweglich gelagerte Kolben (7), eine mit der Zylindertrommel (5) zumindest drehfest verbundene Antriebswelle (9), welche um die Rotationsachse (8) drehbar bzw. rotierend gelagert ist, eine um eine Schwenkachse (15) verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege (14) mit einer Auflagefläche (18) zur mittelbaren oder unmittelbaren Lagerung der Kolben (7) auf der Auflagefläche (18), eine Wiegenlagerung (20) für die Schwenkwiege (14), ein Gehäuse (4) mit einer ersten Seite (64) und einer zweiten Seite (65) und die erste und zweite Seite (64, 65) zwei bezüglich der Rotationsachse (8) als Längsachse (8) der Antriebswelle (9) gegenüberliegende Seiten (64, 65) des Gehäuses (4) sind und die Wiegenlagerung (20) im Bereich der ersten Seite (64) des Gehäuses (4) angeordnet ist, wobei die Wiegenlagerung (20) mit wenigstens einem Zuganker (23) an der zweiten Seite (65) des Gehäuses (4) befestigt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrägscheibenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 9.
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 mit einer Wiegenlagerung 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. Ein Gehäuse umschließt die Schrägscheibenmaschine und die Wiegenlagerung ist an einer ersten Seite des Gehäuses befestigt. Auf die Kolben wirkt temporär die Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck oder Niederdruck. Hieraus resultierend wirken auf die Schwenkwiege und damit auch auf die Wiegenlagerung pulsierende, stark schwankende Kräfte, so dass dadurch diese Kräfte von der Wiegenlagerung auf die erste Seite Gehäuses übertragen werden. Die Schrägscheibenmaschine ist an einer zweiten Seite des Gehäuses als Anschlussplatte mit mechanischen Verbindungsvorrichtungen befestigt, z. B. an einer Karosserie des Kraftfahrzeuges. Die pulsierenden Kräfte sind somit von der ersten Seite des Gehäuses von dem Gehäuse zu der zweiten Seite des Gehäuses mit einer insgesamt großen Außenfläche zu übertragen und verursachen Luftschall- und Körperschallabstrahlung in Umgebung, d. h. ein unerwünscht hoher Geräuschpegel der Schrägscheibenmaschine ist die Folge.
Die EP 1 013 928 A2 zeigt eine Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise mit einer angetriebenen umlaufenden und eine Mehrzahl von darin angeordneten Kolbenbohrungen aufweisenden Zylindertrommel, wobei in den jeweils durch Stege voneinander getrennten Kolbenbohrungen linear zwischen einem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt bewegliche Kolben angeordnet sind und eine Niederdruckanschlussniere und eine Hochdruckanschlussniere aufweisende Steuerscheibe vorgesehen ist.
Die CH 405 934 zeigt eine Schrägscheibenaxialkolbenpumpe, deren nicht umlaufender Zylinderblock zum Verändern der Fördermenge in Abhängigkeit vom Förderdruck längs verschiebbar ist, wobei an dem durch eine Feder in Richtung der Erhöhung der Fördermenge gedrückten Zylinderblock eine Steuerschiebereinheit mit einem Schieberkolben befestigt ist.
Die DE 27 33 870 C2 zeigt eine Steuereinrichtung für eine Schrägenscheibenaxialkolbenpumpe, bei der an beiden Seiten der Wiege zur Verschwenkung der Schrägscheibe je ein hydraulisch beaufschlagter Schwenkflügel am Motor angreift, wobei beide Motoren mittels eines um die Schwenkachse der Wiege verschwenkbar angeordneten plattenförmigen Steuerventilschiebers steuerbar sind und zur Einstellung der Fördermenge der Pumpe dienen.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäße Schrägscheibenmaschine als Axialkolbenpumpe und/oder Axialkolbenmotor, umfassend eine um eine Rotationsachse drehbar bzw. rotierend gelagerte Zylindertrommel mit Kolbenbohrungen, in den Kolbenbohrungen beweglich gelagerte Kolben, eine mit der Zylindertrommel zumindest drehfest verbundene Antriebswelle, welche um die Rotationsachse drehbar bzw. rotierend gelagert ist, eine um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege mit einer Auflagefläche zur mittelbaren oder unmittelbaren Lagerung der Kolben auf der Auflagefläche, eine Wiegenlagerung für die Schwenkwiege, ein Gehäuse mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite und die erste und zweite Seite zwei bezüglich der Rotationsachse als Längsachse der Antriebswelle gegenüberliegende Seiten des Gehäuses sind und die Wiegenlagerung im Bereich der ersten Seite des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Wiegenlagerung mit wenigstens einem Zuganker an der zweiten Seite des Gehäuses befestigt ist. Auf einen Abschnitt des Gehäuses zwischen der ersten und zweiten Seite des Gehäuses als axialer Abschnitt des Gehäuses und auf die erste Seite des Gehäuses wirken im Wesentlichen keine von der Schwenkwiege auf das Gehäuses übertragenen Kräfte, so dass das Gehäuse nur sehr geringe Luft- und Körperschallabstrahlungen verursacht. In vorteilhafter Weise tritt damit an der Schrägscheibenmaschine ein geringer Geräuschpegel auf. Die Kräfte werden damit im Wesentlichen nur auf die zweite Seite des Gehäuses mit einer kleinen Außenfläche übertragen, weil an der zweiten Seite des Gehäuses sowohl der wenigstens eine Zuganker ausschließlich befestigt als auch wenigstens eine mechanische Verbindungsvorrichtung ausschließlich ausgebildet ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Wiegenlagerung mit mehreren Zugankern an der zweiten Seite des Gehäuses befestigt und/oder an der Wiegenlagerung ist eine teilzylindermantelförmige Lagerfläche ausgebildet und an der Schwenkwiege ist eine teilzylindermantelförmige Gegenlagerfläche ausgebildet und die Gegenlagerfläche liegt auf der Lagefläche auf zur Lagerung der Schwenkwiege.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Wiegenlagerung ein Lagerbock als ein Bauteil in Ergänzung zu dem Gehäuse und/oder der wenigstens eine Zuganker ist ein Bauteil in Ergänzung zu dem Gehäuse. Pulsierende Bewegungen an der Wiegenlagerung als dem Lagerbock als Folge der pulsierenden Kräfte werden somit im Wesentlichen nicht auf die ersten Seite des Gehäuses und den axialen Abschnitt des Gehäuses übertragen, so dass die Schrägscheibenmaschine geringe Geräuschemissionen verursacht.
In einer ergänzenden Variante begrenzt das Gehäuse einen Innenraum und innerhalb des Innenraumes ist, insbesondere vollständig, der wenigstens eine Zuganker und/oder die Wiegenlagerung als Lagerbock angeordnet und/oder der axiale Abstand in Richtung der Rotationsachse als Längsachse der Antriebswelle der ersten Seite des Gehäuse zu der Wiegenlagerung ist kleiner als zu der zweiten Seite des Gehäuse, insbesondere ist der Abstand der ersten Seiten zu der Wiegenlagerung kleiner als 0,7- oder 0,5-Fache des Abstandes der Wiegenlagerung zu der zweiten Seite und/oder das Gehäuse an der ersten Seite eine Öffnung zur Durchführung der Antriebswelle aufweist und innerhalb der Öffnung die Antriebswelle angeordnet ist. Zweckmäßig weist der wenigstens eine Zuganker und/oder die Wiegenlagerung keine mit der Umgebung in Kontakt stehende Außenseite auf.
In einer weiteren Ausführungsform ist der wenigstens eine Zuganker formschlüssig mit der Wiegenlagerung und formschlüssig mit der zweiten Seite des Gehäuses verbunden. Damit können einfach und zuverlässig große Kräfte von der Wiegenlagerung auf dem Zuganker übertragen werden und von dem Zuganker auf die zweite Seite des Gehäuses. Insbesondere ist der wenigstens eine Zuganker ausschließlich mit der Wiegenlagerung und der ersten Seite des Gehäuses verbunden.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist der wenigstens eine Zuganker mit wenigstens einem Befestigungselement, insbesondere Befestigungsbolzen, mit der Wiegenlagerung verbunden, indem das wenigstens eine Befestigungselement in je einer Lageraussparung, insbesondere Lagerbohrung, an der Wiegenlagerung und je einer Ankeraussparung, insbesondere Ankerbohrung, an dem Zuganker angeordnet ist und/oder der wenigstens eine Zuganker ist mit wenigstens einem Befestigungselement, insbesondere einer Schraube, mit der zweiten Seite des Gehäuses verbunden.
In einer ergänzenden Variante liegt die Wiegenlagerung als Lagerbock an einer radialen Außenseite einer Innenseite des Gehäuses auf, so dass aufgrund einer formschlüssigen Verbindung zwischen der radialen Außenseite der Wiegenlagerung als Lagerbock und der Innenseite des Gehäuse eine Schwenkbewegung der Wiegenlagerung als Lagerbock mit einer Schwenkbewegung, die als Schwenkachse die Rotationsachse der Antriebswelle aufweist, blockiert ist. Auf die Auflagefläche der Schwenkwiege werden von Gleitschuhen Kräfte aufgebracht, welche eine Schwenkbewegung der Schwenkwiege und damit auch der Wiegenlagerung verursachen könnten. Die notwendigen Lagerkräfte zur Verhinderung dieser Schwenkbewegung werden auf die Innenseite des Gehäuses von der radialen Außenseite der Wiegenlagerung übertragen, so dass auf den wenigstens einen Zuganker im Wesentlichen nur Zugkräfte wirken. Diese Kräfte sind im Wesentlichen nicht kurzzeitig pulsierend und verursachen damit an dem Gehäuse im Wesentlichen keine Geräuschemissionen.
Zweckmäßig ist die zweite Seite des Gehäuses als eine Anschlussplatte ausgebildet und an der Anschlussplatte ist wenigstens eine hydraulische Verbindungsvorrichtung, vorzugsweise eine hydraulische Hochdruck-Verbindungsvorrichtung und eine hydraulische Niederdruck-Verbindungsvorrichtung, ausgebildet und/oder die zweite Seite des Gehäuses ist als eine Anschlussplatte ausgebildet und an der Anschlussplatte ist wenigstens eine mechanische Verbindungsvorrichtung zur Befestigung der Schrägscheibenmaschine ausgebildet ist. Mit der wenigstens einen mechanischen Verbindungsvorrichtung ist die Schrägscheibenmaschine mit an der Umgebung, z. B. einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges bei einer mobilen Anwendung oder einem Fundament bei einer stationären Anwendung, mechanisch verbunden. Die von den Zugankern auf die Anschlussplatte übertragenen pulsierenden Kräfte können somit von der Anschlussplatte mit einer kleinen räumlichen Ausdehnung unmittelbar in die Umgebung übertragen werden, so dass die Anschlussplatte aufgrund der festen unmittelbaren Verbindung mit der Umgebung nur kleine pulsierende Bewegungen ausführt und außerdem weist die Anschlussplatte eine kleine Außenfläche auf, so dass von der Anschlussplatte kleine Geräuschemissionen verursacht werden.
In einer ergänzenden Ausführungsform ist die Auflagefläche der Schwenkwiege eben ausgebildet.
Erfindungsgemäßer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Schrägscheibenmaschine zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und umgekehrt, wenigstens einen Druckspeicher, wobei die Schrägscheibenmaschine als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Schrägscheibenmaschine ausgebildet ist.
Vorzugsweise umfasst der Antriebsstrang zwei Schrägscheibenmaschinen, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und als hydraulisches Getriebe fungieren und/oder der Antriebsstrang umfasst zwei Druckspeicher als Hochdruckspeicher und Niederdruckspeicher.
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 Längsschnitt der Schrägscheibenmaschine gemäß 1 mit einer Schnittebene senkrecht zu der Schnitt- bzw. Zeichenebene von 1,
3 einen Querschnitt A-A gemäß 1 einer Ventilscheibe der Schrägscheibenmaschine sowie eine Ansicht einer Schwenkwiege und
4 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 gelagert. Die Schwenkachse 15 ist senkrecht zu der Zeichenebene von 1 und parallel zu der Zeichenebene von 3 ausgerichtet. Die Rotationsachse 8 der Zylindertrommel 5 ist parallel zur und in der Zeichenebene von 1 angeordnet und senkrecht auf der Zeichenebene von 3. 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 und 2) 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 als teilzylindermantelförmige Gegenlagerfläche 69. Die beiden Lagerabschnitte der Schwenkwiege 14 liegen auf zwei Lagerabschnitten der Wiegenlagerung 20 als teilzylindermantelförmige Lagerfläche 17 auf. Ein fiktiver Zylinder auf der Lagerfläche 17 und der Gegenlagerfläche 69 weist eine zentrische Längsachse auf, welche der Schwenkachse 15 der Schwenkwiege 14 entspricht. Die Schwenkwiege 14 ist damit mittels einer Gleitlagerung an der Wiegenlagerung 20 um die Schwenkachse 15 verschwenkbar gelagert. In der Darstellung in 1 weist die Auflagefläche 18 gemäß der Schnittbildung in 1 einen Schwenkwinkel α von ungefähr +20° auf. Der Schwenkwinkel α ist zwischen einer fiktiven Ebene senkrecht zu der Rotationsachse 8 und einer von der ebenen Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 aufgespannten Ebene vorhanden gemäß der Schnittbildung in 1. Die Schwenkwiege 14 kann 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 und 3) 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 aus einer hydraulischen Verbindungsvorrichtung 72 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. Die erste und zweite Seite 64, 65 des Gehäuses 4 stellen einen radialen Abschnitt des Gehäuses 4 dar.
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 mit Lagerkugeln 40 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 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.
Die Wiegenlagerung 20 ist als ein gesondertes Bauteil als ein Lagerbock 33 in Ergänzung zu dem Gehäuse 4 ausgebildet. Die Wiegenlagerung 20 ist damit vollständig innerhalb des von dem Gehäuse 4 eingeschlossenen Innenraumes 44 angeordnet. Von den Gleitschuhen 39 werden auf die Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 pulsierende, stark schwankende Druckkräfte aufgebracht aufgrund der abwechselnden fluidleitenden Verbindung der Kolbenbohrungen 6 mit der Hochdrucköffnung 12 und der Niederdrucköffnung 13. Diese Druckkräfte werden im Wesentlichen von vier Zugankern 23 aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, auf die zweite Seite 65 des Gehäuses 4, d. h. eine Anschlussplatte 62 aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, übertragen. Hierzu sind die Zuganker 23 mit einer formschlüssigen Verbindung mit dem Lagerbock 33 verbunden (1 und 2) An dem Zuganker 23 ist hierzu eine Ankeraussparung 36 als Ankerbohrung 68 ausgebildet und an dem Lagerbock 33 eine Lageraussparung 35 als Lagerbohrung 67. In der Ankeraussparung 36 und der Lageraussparung 35 ist jeweils ein Befestigungsbolzen 34 als ein Befestigungselement 76 angeordnet. An der Anschlussplatte 62 sind vier Schraubenbohrungen 61 als Sacklöcher mit einem Innengewinde eingearbeitet und ein Endabschnitt der Zuganker 23 bildet Schrauben 77 als Befestigungselemente 76 mit einem Außengewinde. Das Außengewinde der Schrauben 77 ist in das Innengewinde der Schraubenbohrungen 61 eingeschraubt, so dass eine Schraubenverbindung 43 als formschlüssige Verbindung zwischen den Zugankern 23 und der Anschlussplatte 62 besteht. Eine radiale Außenseite 70 des Lagerbockes 33 liegt auf einer radialen Innenseite 71 eines axialen Abschnittes 78 des Gehäuses 4 zwischen der ersten und zweiten Seite 64, 65 auf. An der Anschlussplatte 62 sind mehrere mechanische Verbindungsvorrichtungen 75, beispielsweise Stutzen mit Bohrungen, ausgebildet, so dass die Schrägscheibenmaschine 1 mit Schrauben in den Bohrungen an einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs festgeschraubt werden kann (nicht dargestellt). Zwei hydraulische Verbindungsvorrichtungen 72, z. B. Leitungsenden oder Hydraulikkupplungen, dienen zur hydraulischen Verbindung der beiden Schwenkeinrichtungen 24. Eine hydraulisch Hochdruck-Verbindungsvorrichtung 72, 73 und eine hydraulische Niederdruck-Verbindungsvorrichtung 72, 74 dient zur hydraulischen Verbindung mit der Hochdrucköffnung 12 und der Niederdrucköffnung 13.
Auf die Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 werden von den Gleitschuhen 39 starke schwankende, pulsierende Druckkräfte in Richtung zu der ersten Seite 64 des Gehäuses übertragen. Diese Druckkräfte werden von der Schwenkwiege 14 auf die Wiegenlagerung 20 übertragen und von der Wiegenlagerung 20 im Wesentlichen ausschließlich von den Zugankern 23 auf die Anschlussplatte 62 übertragen, weil in axialer Richtung ein vollständig durchgehender Abstand bzw. Zwischenraum zwischen dem Lagerbock 33 der Wiegenlagerung 20 und der ersten Seite 64 des Gehäuses 20 besteht. In radialer Richtung besteht ein Kontakt zwischen der radialen Außenseite 70 des Lagerbockes 33 und der radialen Innenseite 71 des Gehäuses 4, jedoch ist der Lagerbock 33 in axialer Richtung beweglich bezüglich des Gehäuses 4, so dass in axialer Richtung keine Kräfte von dem Lagerbock 33 unmittelbar auf das Gehäuse 4 übertragbar sind. Die radiale Außenseite 70 und die Innenseite 71 sind parallel zu der Rotationsachse 8 der Antriebswelle 9 ausgebildet. Die aus den starke schwankenden, pulsierenden Druckkräfte resultierenden Kräfte werden somit von den Zugankern 23 als Zugkräfte aufgenommen und auf die Anschlussplatte 62 übertragen und können von dieser in einem geringen Abstand von den Schraubenbohrungen 61 in die mechanischen Verbindungsvorrichtungen 75 übertragen werden. An der ersten Seite 64 des Gehäuses 4 und dem axialen Abschnitt 78 des Gehäuses 4 zwischen der ersten und zweiten Seite 64, 65 wirken somit diese Kräfte nicht. Damit verursachen diese Kräfte hier im Wesentlichen keine Luftschall- und Körperschallabstrahlung in die Umgebung. Die formschlüssige Verbindung zwischen der Innenseite 71 des Gehäuses 4 und der radialen Außenseite 70 des Lagerbockes 33 blockiert bzw. verhindert eine Schwenkbewegung des Lagerbockes 33 und der Schwenkwiege 14 um eine Schwenkachse, welche der Rotationsachse 8 der Antriebswelle 9 entspricht, so dass die Zuganker 23 im Wesentlichen nur mit Zugkräften beaufschlagt werden.
In 4 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 und dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang 45 wesentliche Vorteile verbunden. Die auf die Schwenkwiege 14 von den Gleitschuhen 39 übertragenen pulsierenden Druckkräfte in Richtung zu der ersten Seite 64 des Gehäuses 4 werden von den Zugankern 23 im Wesentlichen nur auf die Anschlussplatte 62 übertragen, so dass das übrige Gehäuse 4 außerhalb der Anschlussplatte 62 mit diesen Kräften nicht beansprucht sind, so dass von der Schrägscheibenmaschine 1 geringe Geräuschemissionen verursacht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1013928 A2 [0003]
CH 405934 [0004]
DE 2733870 C2 [0005]

Claims

Schrägscheibenmaschine (1) als Axialkolbenpumpe (2) und/oder Axialkolbenmotor (3), umfassend – eine um eine Rotationsachse (8) drehbar bzw. rotierend gelagerte Zylindertrommel (5) mit Kolbenbohrungen (6), – in den Kolbenbohrungen (6) beweglich gelagerte Kolben (7), – eine mit der Zylindertrommel (5) zumindest drehfest verbundene Antriebswelle (9), welche um die Rotationsachse (8) drehbar bzw. rotierend gelagert ist, – eine um eine Schwenkachse (15) verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege (14) mit einer Auflagefläche (18) zur mittelbaren oder unmittelbaren Lagerung der Kolben (7) auf der Auflagefläche (18), – eine Wiegenlagerung (20) für die Schwenkwiege (14), – ein Gehäuse (4) mit einer ersten Seite (64) und einer zweiten Seite (65) und die erste und zweite Seite (64, 65) zwei bezüglich der Rotationsachse (8) als Längsachse (8) der Antriebswelle (9) gegenüberliegende Seiten (64, 65) des Gehäuses (4) sind und die Wiegenlagerung (20) im Bereich der ersten Seite (64) des Gehäuses (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiegenlagerung (20) mit wenigstens einem Zuganker (23) an der zweiten Seite (65) des Gehäuses (4) befestigt ist.
Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiegenlagerung (20) mit mehreren Zugankern (23) an der zweiten Seite (65) des Gehäuses (4) befestigt ist und/oder an der Wiegenlagerung (20) eine teilzylindermantelförmige Lagerfläche (17) ausgebildet ist und an der Schwenkwiege (14) eine teilzylindermantelförmige Gegenlagerfläche (69) ausgebildet ist und die Gegenlagerfläche (69) auf der Lagefläche (17) aufliegt zur Lagerung der Schwenkwiege (14).
Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiegenlagerung (20) ein Lagerbock (33) als ein Bauteil in Ergänzung zu dem Gehäuse (4) ist und/oder der wenigstens eine Zuganker (23) ein Bauteil in Ergänzung zu dem Gehäuse (4) ist.
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) einen Innenraum (44) begrenzt und innerhalb des Innenraumes (44), insbesondere vollständig, der wenigstens eine Zuganker (23) und/oder die Wiegenlagerung (20) als Lagerbock (33) angeordnet ist und/oder der axiale Abstand in Richtung der Rotationsachse (8) als Längsachse (8) der Antriebswelle (9) der ersten Seite (64) des Gehäuse (4) zu der Wiegenlagerung (20) kleiner ist als zu der zweiten Seite (65) des Gehäuses (4), insbesondere der Abstand der ersten Seite (64) zu der Wiegenlagerung (20) kleiner ist als 0,7- oder 0,5-Fache des Abstandes der Wiegenlagerung (20) zu der zweiten Seite (65) und/oder das Gehäuse (4) an der ersten Seite (64) eine Öffnung (63) zur Durchführung der Antriebswelle (9) aufweist und innerhalb der Öffnung (63) die Antriebswelle (9) angeordnet ist.
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Zuganker (23) formschlüssig mit der Wiegenlagerung (20) und formschlüssig mit der zweiten Seite (65) des Gehäuses (4) verbunden ist.
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Zuganker (23) mit wenigstens einem Befestigungselement (76), insbesondere Befestigungsbolzen (34), mit der Wiegenlagerung (20) verbunden ist, indem das wenigstens eine Befestigungselement (76) in je einer Lageraussparung (35), insbesondere Lagerbohrung (67), an der Wiegenlagerung (20) und je einer Ankeraussparung (36), insbesondere Ankerbohrung (68), an dem Zuganker (23) angeordnet ist und/oder der wenigstens eine Zuganker (23) mit wenigstens einem Befestigungselement (76), insbesondere einer Schraube (77), mit der zweiten Seite (65) des Gehäuses (4) verbunden ist.
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiegenlagerung (20) als Lagerbock (30) an einer radialen Außenseite (70) auf einer Innenseite (71) des Gehäuses (4) aufliegt, so dass aufgrund einer formschlüssigen Verbindung zwischen der radialen Außenseite (70) der Wiegenlagerung (20) als Lagerbock (33) und der Innenseite (71) des Gehäuse (4) eine Schwenkbewegung der Wiegenlagerung (20) als Lagerbock (33) mit einer Schwenkbewegung, die als Schwenkachse (8) die Rotationsachse (8) der Antriebswelle (9) aufweist, blockiert ist.
Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Seite (65) des Gehäuses (4) als eine Anschlussplatte (62) ausgebildet ist und an der Anschlussplatte (62) wenigstens eine hydraulische Verbindungsvorrichtung (72), vorzugsweise eine hydraulische Hochdruck-Verbindungsvorrichtung (72, 73) und eine hydraulische Niederdruck-Verbindungsvorrichtung (72, 73), ausgebildet ist und/oder die zweite Seite (65) des Gehäuses (4) als eine Anschlussplatte (62) ausgebildet ist und an der Anschlussplatte (62) wenigstens eine mechanische Verbindungsvorrichtung (75) zur Befestigung der Schrägscheibenmaschine (1) ausgebildet ist.
Antriebsstrang (45) für ein Kraftfahrzeug, umfassend – wenigstens eine Schrägscheibenmaschine (1) zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und umgekehrt, – wenigstens einen Druckspeicher (53), dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägscheibenmaschine (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (45) zwei Schrägscheibenmaschinen (1) umfasst, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und als hydraulisches Getriebe (60) fungieren und/oder der Antriebsstrang (45) zwei Druckspeicher (53) als Hochdruckspeicher (54) und Niederdruckspeicher (55) umfasst.