-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrägscheibenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11.
-
Stand der Technik
-
Schrägscheibenmaschinen dienen als Axialkolbenpumpen zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und als Axialkolbenmotor zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie. Eine Zylindertrommel mit Kolbenbohrungen ist drehbar bzw. rotierend gelagert und in den Kolbenbohrungen sind Kolben angeordnet. Die Zylindertrommel ist fest mit einer Antriebswelle verbunden und auf einen ersten Teil der rotierenden Kolbenbohrungen wirkt temporär eine Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck und auf einen zweiten Teil der rotierenden Kolbenbohrungen wirkt temporär eine Hydraulikflüssigkeit unter Niederdruck. Eine Schwenkwiege ist um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagert und auf der Schwenkwiege liegen Gleitschuhe auf, welche an einer Rückhaltescheibe befestigt sind. An den Gleitschuhen sind die Kolben befestigt. Die Rückhaltescheibe mit den Gleitschuhen führt zusammen mit der Zylindertrommel eine Rotationsbewegung um eine Rotationsachse aus und eine ebene Auflagefläche der Schwenkwiege ist dabei in einem spitzen Winkel, zum Beispiel zwischen 0° und +20° und zwischen 0° und –20° als Schwenkwinkel, zu der Rotationsachse der Zylindertrommel ausgerichtet.
-
Die Schwenkwiege wird von zwei hydraulischen Schwenkeinrichtungen, die je von einem Verstellkolben und einem Verstellzylinder gebildet sind, um die Schwenkachse verschwenkt. Dabei ist an dem Verstellkolben eine Lagerkugel befestigt und die Lagerkugel ist an einer teilkugelförmigen Lagerkalotte an der Schwenkwiege gelagert. Zwischen der Lagerkugel und der Lagerkalotte ist eine hydrostatisch entlastete Gleitlagerung ausgebildet. An der Lagerkugel ist vorderseitig eine fertigungsbedingte Zentrierbohrung vorhanden, so dass an der Lagerkugel hohe Flächenpressungen am vorderen Endabschnitt im Bereich der Zentrierbohrung auftreten. Die Lagerkalotte kann auch eine gotische Form aufweisen, so dass an einem Teilabschnitt der Lagerkugel kein Kontakt zwischen der Lagerkugel und der Lagerkalotte besteht. Aufgrund von unvermeidbaren Fertigungsungenauigkeiten werden die von dem Verstellkolben auf die Schwenkwiege aufgebrachten Druckkräfte im Wesentlichen an dem vorderen Endabschnitt von der Lagerkugel auf die Lagerkalotte übertragen. Dies führt zu einem großen mechanischen Verschleiß. Aufgrund der hohen Flächenpressungen ist die hydrostatische Entlastung erforderlich, welche einen Verlust an hydraulischer Energie bedingt, so dass damit der Wirkungsgrad der Schrägscheibenmaschine reduziert wird.
-
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 um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege, wenigstens eine Schwenkeinrichtung zum Verschwenken der Schwenkwiege, wenigstens eine Verbindungsstelle zur Verbindung der wenigstens einen Schwenkeinrichtung mit der Schwenkwiege mit je einer Lagerkalotte mit einer konkaven Oberfläche und je einem Lagerkopf mit einer konvexen Oberfläche und der je eine Lagerkopf in der je einen Lagerkalotte gelagert ist, wobei die Oberfläche der wenigstens einen Lagerkalotte wenigstens teilweise aus Kunststoff ausgebildet ist und/oder die Oberfläche des wenigstens einen Lagerkopfes wenigstens teilweise aus Kunststoff ausgebildet ist. Die Ausbildung der Oberfläche der wenigstens einen Lagerkalotte und/oder des wenigstens einen Lagerkopfes aus Kunststoff ermöglicht es, die Reibung zwischen der Lagerkalotte und dem Lagerkopf wesentlich zu reduzieren aufgrund der Gleitlagerung zwischen der Lagerkalotte und dem Lagerkopf. Dadurch kann im Allgemeinen auf eine hydrostatische Entlastung der Gleitlagerung zwischen der Lagerkalotte und dem Lagerkopf verzichtet werden. Zusätzlich treten geringere maximale Flächenpressungen an der Gleitlagerung zwischen der Lagerkalotte und dem Lagerkopf auf, da der Kunststoff weicher ist bzw. einen kleineren Elastizitätsmodul aufweist als bei einer vollständigen Ausbildung der Lagerkalotte und des Lagerkopfes an der Oberfläche aus Metall insbesondere Stahl. Aufgrund dieser Verformbarkeit des Kunststoffes treten geringere Flächenpressungen auf, da sich der Kunststoff entsprechend verformt und außerdem kann auf eine gotische Form beispielsweise der Lagerkalotte verzichtet werden, so dass dadurch die gesamte Oberfläche der Lagerkalotte und des Lagerkopfes zur Übertragung der Druckkräfte zur Verfügung steht und auch dadurch geringere maximale Flächenpressungen auftreten.
-
Insbesondere ist die Oberfläche der wenigstens einen Lagerkalotte vollständig aus Kunststoff ausgebildet und/oder die Oberfläche des wenigstens einen Lagerkopfes ist vollständig aus Kunststoff ausgebildet
-
In einer weiteren Ausgestaltung ist bei einer Oberfläche der Lagerkalotte aus Kunststoff die Oberfläche des in der Lagerkalotte angeordneten Lagerkopfes wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, insbesondere Stahl, ausgebildet.
-
In einer ergänzenden Ausführungsform ist bei einer Oberfläche des Lagerkopfes aus Kunststoff die Oberfläche der Lagerkalotte wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, insbesondere Stahl, ausgebildet und dieser Lagerkopf mit der Oberfläche aus Kunststoff ist in dieser Lagerkalotte mit der Oberfläche aus Metall angeordnet. Aufgrund der unterschiedlichen Materialien an dem Lagerkopf und der Lagerkalotte, d. h. Metall und Kunststoff, tritt eine geringe Reibung, insbesondere Gleitreibung, zwischen dem Lagerkopf und der Lagerkalotte an der Gleitlagerung auf.
-
Vorzugsweise ist die Oberfläche der wenigstens einen Lagerkalotte von einer Kunststoffschicht gebildet und vorzugsweise ist die Lagerkalotte außerhalb der Kunststoffschicht aus Metall ausgebildet oder die Oberfläche des wenigstens einen Lagerkopfes ist von einer Kunststoffschicht gebildet und vorzugsweise ist der Lagerkopf außerhalb der Kunststoffschicht aus Metall ausgebildet. Der Lagerkopf ist somit außerhalb der Kunststoffschicht, d. h. in radialer Richtung nach innen außerhalb der Kunststoffschicht, aus Metall ausgebildet.
-
In einer Variante an ist der Kunststoffschicht der Lagerkalotte innenseitig eine Bronzeschicht angeordnet und vorzugsweise ist die Bronzeschicht auf der übrigen Lagerkalotte aus Stahl angeordnet oder an der Kunststoffschicht des Lagerkopfes innenseitig eine Bronzeschicht angeordnet ist und vorzugsweise ist die Bronzeschicht auf dem übrigen Lagerkopf aus Stahl angeordnet.
-
Zweckmäßig ist der Kunststoff PTFE oder PEEK. Außer PTFE oder PEEK können auch andere, zur Gleitlagerung geeignete Kunststoffe eingesetzt werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist an einer Verbindungsstelle ein Lagerkopf in je einer Lagerkalotte mit einer Gleitlagerung gelagert und/oder die Gleitlagerung zwischen je einem Lagerkopf und je einer Lagerkalotte weist keine hydrostatische Entlastung auf.
-
Insbesondere ist die wenigstens eine Lagerkalotte an der Schwenkwiege und der wenigstens eine Lagerkopf an der wenigstens einen Schwenkeinrichtung ausgebildet oder umgekehrt. Der Lagerkopf kann somit auch an der Schwenkwiege ausgebildet sein und die Lagerkalotte an der Schwenkeinrichtung, insbesondere an dem Verstellkolben.
-
In einer weiteren Ausgestaltung ist der wenigstens eine Lagerkopf im Wesentlichen teilkugelförmig ausgebildet und/oder die wenigstens eine Lagerkalotte ist im Wesentlichen teilkugelförmig ausgebildet. Aufgrund der elastischen Verformbarkeit der Kunststoffschicht benötigt der Lagerkopf bzw. die Lagerkalotte nur eine im Wesentlichen teilkugelförmige Ausbildung. Geringe Toleranzen bzw. Abweichungen zur Kugelform sind unbedenklich aufgrund der elastischen Verformbarkeit der Kunststoffschicht. Eine aufwendige Nachbearbeitung wie bei der ausschließlichen Ausbildung des Lagerkopfes und der Lagerkalotte aus Metall, insbesondere Stahl, d. h. ein Schleifen nach einer Drehbearbeitung, ist somit nicht mehr erforderlich. Dadurch können in vorteilhafter Weise zusätzlich die Kosten gesenkt werden.
-
In einer Variante ist die Schwenkachse der Schwenkwiege senkrecht zu der Rotationsachse der Antriebswelle und der Zylindertrommel ausgerichtet.
-
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.
-
In einer 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.
-
In einer ergänzenden Variante umfasst die Schrägscheibenmaschine eine mit der Zylindertrommel zumindest drehfest verbundene Antriebswelle, welche um die Rotationsachse drehbar bzw. rotierend gelagert ist.
-
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 einen Längsschnitt einer Verbindungsstelle mit einer Lagerkugel und eine Lagerkalotte in einem ersten Ausführungsbeispiel,
-
4 einen Längsschnitt der Verbindungsstelle mit der Lagerkugel und der Lagerkalotte in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
-
5 einen Längsschnitt der Verbindungsstelle mit der Lagerkugel und der Lagerkalotte in einem dritten Ausführungsbeispiel,
-
6 einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Eine in 1 in einem Längsschnitt dargestellte Schrägscheibenmaschine 1 dient als Axialkolbenpumpe 2 zur Umsetzung bzw. Umwandlung mechanischer Energie (Drehmoment, Drehzahl) in hydraulische Energie (Volumenstrom, Druck) oder als Axialkolbenmotor 3 zur Umsetzung bzw. Umwandlung hydraulischer Energie (Volumenstrom, Druck) in mechanische Energie (Drehmoment, Drehzahl). Eine Antriebswelle 9 ist mittels einer Lagerung 10 an einem Flansch 21 eines- oder mehrteiligen Gehäuse 4 und mit einer weiteren Lagerung 10 an dem Gehäuse 4 der Schrägscheibenmaschine 1 um eine Rotationsachse 8 drehbar bzw. rotierend gelagert (1). Mit der Antriebswelle 9 ist eine Zylindertrommel 5 drehfest und in axialer Richtung verbunden, wobei die Antriebswelle 9 und die Zylindertrommel 5 ein- oder zweiteilig ausgebildet sind und die Grenze zwischen der Antriebswelle 9 und der Zylindertrommel 5 in 1 strichliert dargestellt ist. Die Zylindertrommel 5 führt die Rotationsbewegung der Antriebswelle 9 mit aus aufgrund einer drehfesten Verbindung. In die Zylindertrommel 5 sind eine Vielzahl von Kolbenbohrungen 6 mit einem beliebigen Querschnitt, zum Beispiel quadratisch oder kreisförmig, eingearbeitet. Die Längsachsen der Kolbenbohrungen 6 sind dabei im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 8 der Antriebswelle 9 bzw. der Zylindertrommel 5 ausgerichtet. In den Kolbenbohrungen 6 ist jeweils ein Kolben 7 beweglich gelagert. Eine Schwenkwiege 14 ist um eine Schwenkachse 15 verschwenkbar an dem Gehäuse 4 gelagert. Die Schwenkachse 15 ist senkrecht zu der Zeichenebene von 1 und parallel zu der Zeichenebene von 2 ausgerichtet. Die Rotationsachse 8 der Zylindertrommel 5 ist parallel zur und in der Zeichenebene von 1 angeordnet und senkrecht auf der Zeichenebene von 2. Das Gehäuse 4 begrenzt fluiddicht einen Innenraum 44, der mit Hydraulikflüssigkeit befüllt ist.
-
Die Schwenkwiege 14 weist eine ebene bzw. plane Auflagefläche 18 zur mittelbaren Auflage einer Rückhaltescheibe 37 auf. Die Rückhaltescheibe 37 weist Bohrungen auf und innerhalb der Bohrungen sind Gleitschuhe 39 angeordnet. Die Gleitschuhe 39 liegen unmittelbar auf der Auflagefläche 18 auf.
-
Die Rückhaltescheibe 37 ist somit mit einer Vielzahl von Gleitschuhen 39 verbunden 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. Die Rückhaltescheibe 37 weist Bohrungen (nicht dargestellt) auf, innerhalb derer jeweils ein Gleitschuh 39 angeordnet ist. Die Gleitschuhe 39 liegen unmittelbar auf der Auflagefläche 18 auf und sind radial innerhalb der Bohrungen an der Rückhaltscheibe 37 beweglich. 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 der Gleitschuhe 39 an der Rückhaltescheibe 37 führt auch die Rückhaltescheibe 37 eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 8 mit aus. Damit die Gleitschuhe 39 in ständigem unmittelbarem Kontakt zu der Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 steht, wird die Rückhaltescheibe 37 von einer Druckfeder 41 unter einer Druckkraft in Richtung zu der Auflagefläche 18 gedrückt und damit auch die Gleitschuhe 39 auf die Auflagefläche 18.
-
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. Bei einem Schwenkwinkel α von 0° ist die Auflagefläche 18 senkrecht zu der Rotationsachse 8 der Antriebswelle 9 ausgerichtet.
-
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 Lagerkopf 19 auf, in welcher eine Lagerkalotte 31 gelagert ist. Dabei ist die Lagerkalotte 31 an einem Schwenkarm 16 (1 bis 2) der Schwenkwiege 14 vorhanden. Die erste und zweite Schwenkeinrichtung 25, 26 ist somit mit jeweils einer Lagerkopf 19 an jeweils einem Schwenkarm 16 mit der Schwenkwiege 14 verbunden. Durch Öffnen eines der beiden Ventile 27, 28 als erstes Ventil 27 an der ersten Schwenkeinrichtung 25 und dem zweiten Ventil 28 an der zweiten Schenkeinrichtung 26 gemäß der Darstellung in 1 kann die Schwenkwiege 14 um die Schwenkachse 15 verschwenkt werden, da dadurch auf den Verstellkolben 29 an dem geöffneten Ventil 27, 28 mit einer Hydraulikflüssigkeit unter Druck in dem Verstellzylinder 30 eine Kraft aufgebracht wird. Dabei führt nicht nur die Schwenkwiege 14, sondern auch die Rückhaltescheibe 37 aufgrund der Druckbeaufschlagung mit der Druckfeder 41 diese Schwenkbewegung der Schwenkwiege 14 mit aus.
-
Bei einem Betrieb der Schrägscheibenmaschine 1 als Axialkolbenpumpe 2 ist bei konstanter Drehzahl der Antriebswelle 9 der von der Schrägscheibenmaschine 1 geförderte Volumenstrom umso größer, je größer der Betrag des Schwenkwinkels α ist und umgekehrt. Hierzu liegt an dem in 1 rechts dargestellten Ende der Zylindertrommel 5 eine Ventilscheibe 11 auf, mit einer nierenförmigen Hochdrucköffnung 12 und einer nierenförmigen Niederdrucköffnung 13. Die Kolbenbohrungen 6 der rotierenden Zylindertrommel 5 werden somit fluidleitend bei einer Anordnung an der Hochdrucköffnung 12 mit der Hochdrucköffnung 12 verbunden und bei einer Anordnung an der Niederdrucköffnung 13 mit der Niederdrucköffnung 13 fluidleitend verbunden. Bei einem Schwenkwinkel α von 0° und bei einem Betrieb der Schrägscheibenmaschine 1 beispielsweise als Axialkolbenpumpe 2 wird trotz einer Rotationsbewegung der Antriebswelle 9 und der Zylindertrommel 5 keine Hydraulikflüssigkeit von der Axialkolbenpumpe 2 gefördert, da die Kolben 7 keine Hubbewegungen in den Kolbenbohrungen 6 ausführen. Bei einem Betrieb der Schrägscheibenmaschine 1 sowohl als Axialkolbenpumpe 2 als auch als Axialkolbenmotor 3 weisen die temporär in fluidleitender Verbindung mit der Hochdrucköffnung 12 stehenden Kolbenbohrungen 6 einen größeren Druck an Hydraulikflüssigkeit auf als die Kolbenbohrungen 6, welche temporär in fluidleitender Verbindung mit der Niederdrucköffnung 13 stehen. Ein axiales Ende 66 der der Zylindertrommel 5 liegt auf der Ventilscheibe 11 auf. An einer ersten Seite 64 des Gehäuses 4 bzw. dem Flansch 21 des Gehäuses 4 ist eine Öffnung 63 mit der Lagerung 10 ausgebildet und eine zweite Seite 65 des Gehäuses 4 weist eine Aussparung zur Lagerung der Antriebswelle 9 mit einer weiteren Lagerung 10 auf.
-
Die Verbindungsstelle 32 zwischen der Schwenkeinrichtung 24 und der Schwenkwiege 14 ist mittels einer Gleitlagerung 62 ausgebildet, indem der Lagerkopf 19 mit einer konvexen Oberfläche 34 in der Lagerkalotte 31 mit einer konkaven Oberfläche 33 gelagert ist. Die Lagerkalotte 31 ist an der Schwenkwiege 14, d. h. an einem Schwenkarm 16 der Schwenkwiege 14, ausgebildet und der Lagerkopf 19 ist fest mit dem Verstellkolben 29 verbunden gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.
-
In 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Verbindungsstelle 32 dargestellt. Der im Wesentlichen teilkugelförmige Lagerkopf 19 an dem Verstellkolben 29 ist mit der Gleitlagerung 62 an der im Wesentlichen teilkugelförmigen Lagerkalotte 31 gelagert. Die Lagerkalotte 31 ist dabei im Wesentlichen halbkugelförmig ausgebildet und der Lagerkopf 19 ist bezüglich der Kugelform größer als eine Halbkugel. Aufgrund der Gleitlagerung 62 liegt die Oberfläche 33 der Lagerkalotte 31 auf der Oberfläche 34 des Lagerkopfes 19 auf. Die Oberfläche 34 des Lagerkopfes 19 ist vollständig aus Kunststoff, insbesondere PEEK, ausgebildet, da der Lagerkopf 19 außenseitig mit einer Kunststoffschicht 35 versehen ist. Zwischen der Kunststoffschicht 35 und der Lagerkugel 38 aus Stahl ist eine Bronzeschicht 36 vorhanden. Die Oberfläche 33 der Lagerkalotte 31 besteht vollständig aus gehärtetem Stahl. Die Gleitlagerung 62 zwischen der Oberfläche 33 der Lagerkalotte 31 aus Stahl und der Oberfläche 34 des Lagerkopfes 19 aus Kunststoff ermöglicht eine Gleitlagerung 62 mit einer geringen Reibung.
-
In 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Verbindungsstelle 32 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten in 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Zwischen der Kunststoffschicht 35 und der Lagerkugel 38 außerhalb der Kunststoffschicht 35 ist keine Bronzeschicht 36 angeordnet, sondern die Kunststoffschicht 35 ist unmittelbar auf der Lagerkugel 38 aus Stahl befestigt.
-
In 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Verbindungsstelle 32 abgebildet. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem in 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Kunststoffschicht 35 ist nicht auf dem Lagerkopf 19, sondern an der Lagerkalotte 31 befestigt. Die Lagerkalotte 31, 61 besteht außerhalb der Kunststoffschicht 35 aus dem Metall, insbesondere Stahl, der Schwenkwiege 14.
-
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 und dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang 45 wesentliche Vorteile verbunden. Die Gleitlagerung 62 zwischen der Lagerkalotte 31 und dem Lagerkopf 19 ist von zwei unterschiedlichen aufeinander liegenden Materialien, nämlich dem Kunststoff der Kunststoffschicht 35 und Metall, insbesondere Stahl, gebildet. Dadurch weist die Gleitlagerung 62 eine geringe Reibung, insbesondere Gleitreibung, auf und es kann auf eine hydrostatische Entlastung der Gleitlagerung 62 an den Verbindungsstellen 32 verzichtet werden. Die Kunststoffschicht 35 ist weich bzw. weist ein wesentlich kleineres Elastizitätsmodul auf als der andere Werkstoff Metall, insbesondere Stahl. Fertigungsungenauigkeiten bezüglich einer genauen Kugelform an der Lagerkalotte 31 und dem Lagerkopf 19 können durch die verformbare Kunststoffschicht 35 ausgeglichen werden. Dadurch können bei der Herstellung der Schrägscheibenmaschine 1 die Kosten reduziert werden, weil für die Herstellung der Lagerkalotte 31 und des Lagerkopfes 19 im Allgemeinen nur noch eine spanabhebende Bearbeitung durch Drehbearbeitung notwendig ist, jedoch kein aufwendiges Schleifen mehr. Aufgrund der Verformbarkeit der Kunststoffschicht 35 werden die auftretenden Druckkräfte von der gesamten Oberfläche 34 des Lagerkopfes 19 auf die gesamte Oberfläche 33 der Lagerkalotte 31 übertragen bezüglich der Kontaktflächen zwischen den Oberflächen 33, 34. Dadurch können große Flächenpressungen zwischen dem Lagerkopf 19 und der Lagerkalotte 31 vermieden werden.
-
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]
