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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrägscheibenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, ein Verfahren zur Herstellung einer Schrägscheibenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10, ein Übertragungsmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 13 und einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 15.
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Stand der Technik
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Schrägscheibenmaschinen dienen als Axialkolbenpumpen zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und als Axialkolbenmotor zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie. In einem Antriebsstrang mit einem hydraulischen Antriebsteilstrang und einem mechanischem Antriebsteilstrang umfasst der hydraulische Antriebsteilstrang eine erste und eine zweite Schrägscheibenmaschine, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und dadurch unter anderem ein hydraulisches Getriebe bilden. Der mechanische Antriebsteilstrang umfasst unter anderem ein mechanisches Getriebe. Mittels des hydraulischen Antriebsteilstrangs kann die mechanische Energie des Verbrennungsmotors auf die Antriebsräder übertragen werden und mit dem mechanischen Antriebsteilstrang kann die mechanische Energie des Verbrennungsmotors in analoger Weise auf die Antriebsräder bzw. die Räder des Kraftfahrzeugs übertragen werden. Dabei sind die beiden Schrägscheibenmaschinen und das mechanische Getriebe zu einem Übertragungsmodul zusammengefasst, das heißt miteinander verbunden. Die erste und zweite Schrägscheibenmaschine ist dabei im Allgemeinen mittels einer Schraubverbindung unmittelbar mit dem Getriebegehäuse des mechanischen Getriebes verbunden.
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Die Schrägscheibenmaschine umfasst ein Gehäuse, bestehend aus einer Anschlussplatte als Anschlussgehäusekomponente aus Stahl und einem übrigen Gehäuse als Ergänzungsgehäusekomponente aus Aluminium. Die Schrägscheibenmaschine ist dabei mit dem übrigen Gehäuse aufliegend auf dem Getriebe mittels der Schraubverbindung mit dem Getriebegehäuse verbunden. Die Anschlussplatte aus Stahl weist dadurch einen großen Abstand zu dem Getriebe auf, da die Anschlussplatte an einer bezüglich dem Getriebe abgewandten axialen Endseite der Schrägscheibenmaschine ausgebildet ist und dadurch einen großen Abstand zu dem Getriebe aufweist. Die Öffnung zur Durchführung einer Antriebswelle der Schrägscheibenmaschine ist an dem übrigen Gehäuse aus Stahl ausgebildet an derjenigen axialen Endseite des Gehäuses aus Aluminium, welches auf dem mechanischen Getriebe aufliegt. Die Antriebswelle ist durch diese Öffnung durchgeführt und mechanisch mit dem Getriebe verbunden bzw. gekoppelt. Aufgrund der großen Masse bzw. des großen Gewichts der Anschlussplatte aus Stahl weist damit der Schwerpunkt der Schrägscheibenmaschine einen großen Abstand zu dem Getriebe auf. Das Übertragungsmodul führt aufgrund einer mechanischen Kopplung mit einem Verbrennungsmotor Schwingungen aus. Aufgrund des großen Abstands des Schwerpunkts der Schrägscheibenmaschine führt das Übertragungsmodul insgesamt große Eigenschwingungen mit großen Amplituden auf. Die Schwingungen des Übertragungsmoduls verursachen in nachteiliger Weise Luft- und Körperschallemissionen. Ferner sind aufgrund der Schwingungen auch von dem Gehäuse der Schrägscheibenmaschine große Kräfte aufzunehmen, was zu Verformungen an dem Gehäuse führt und dies kann insbesondere aufgrund der Lagerung der Antriebswelle der Schrägscheibenmaschine an dem Gehäuse zu Problemen führen.
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Die
EP 1 013 928 A2 zeigt eine Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise mit einer angetriebenen umlaufenden und eine Mehrzahl von darin angeordneten Kolbenbohrungen aufweisenden Zylindertrommel, wobei in den jeweils durch Stege voneinander getrennten Kolbenbohrungen linear zwischen einem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt bewegliche Kolben angeordnet sind und eine Niederdruckanschlussniere und eine Hochdruckanschlussniere aufweisende Steuerscheibe vorgesehen ist.
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Die
CH 405 934 zeigt eine Schrägscheibenaxialkolbenpumpe, deren nicht umlaufender Zylinderblock zum Verändern der Fördermenge in Abhängigkeit vom Förderdruck längs verschiebbar ist, wobei an dem durch eine Feder in Richtung der Erhöhung der Fördermenge gedrückten Zylinderblock eine Steuerschiebereinheit mit einem Schieberkolben befestigt ist.
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Die
DE 27 33 870 C2 zeigt eine Steuereinrichtung für eine Schrägenscheibenaxialkolbenpumpe, bei der an beiden Seiten der Wiege zur Verschwenkung der Schrägscheibe je ein hydraulisch beaufschlagter Schwenkflügel am Motor angreift, wobei beide Motoren mittels eines um die Schwenkachse der Wiege verschwenkbar angeordneten plattenförmigen Steuerventilschiebers steuerbar sind und zur Einstellung der Fördermenge der Pumpe dienen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Erfindungsgemäße Schrägscheibenmaschine als Axialkolbenpumpe und/oder Axialkolbenmotor, umfassend eine um eine Rotationsachse drehbar bzw. rotierend gelagerte Zylindertrommel mit Kolbenbohrungen, in den Kolbenbohrungen beweglich gelagerte Kolben, eine mit der Zylindertrommel zumindest drehfest verbundene Antriebswelle, welche um die Rotationsachse drehbar bzw. rotierend gelagert ist, eine um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege mit einer Auflagefläche zur Lagerung der Kolben auf der Auflagefläche, ein Gehäuse mit einer Anschlussgehäusekomponente und mit wenigstens einer Ergänzungsgehäusekomponente und an der Anschlussgehäusekomponente wenigstens eine hydraulische Verbindungsschnittstelle für die Schrägscheibenmaschine ausgebildet ist, wobei an der Anschlussgehäusekomponente eine Öffnung zur Durchführung der Antriebswelle ausgebildet ist und die Antriebswelle innerhalb der Öffnung angeordnet ist. Aufgrund der Öffnung an der Anschlussgehäusekomponente kann dadurch die Schrägscheibenmaschine in vorteilhafter Weise mittels der Anschlussgehäusekomponente unmittelbar an einem mechanischen Getriebe, insbesondere einem Getriebegehäuse eines mechanischen Getriebes, befestigt werden. In vorteilhafter Weise weist somit die Schrägscheibenmaschine bei der Befestigung an dem Getriebe einen Schwerpunkt auf mit einem kleinen Abstand zu dem Getriebe. Dadurch können die Schwingungen eines Übertragungsmoduls mit dem Getriebe und wenigstens einer Schrägscheibenmaschine reduziert werden und außerdem treten an dem Gehäuse der Schrägscheibenmaschine geringe Kräfte auf. Die Anschlussgehäusekomponente weist eine größere Steifigkeit auf als die wenigstens eine Ergänzungsgehäusekomponente, sodass dadurch aufgrund der Übertragung des Großteils der Kräfte von der Anschlussgehäusekomponente auf das Getriebe die Ergänzungsgehäusekomponente nur mit geringen Kräften beansprucht wird. Dadurch treten insgesamt an dem Gehäuse der Schrägscheibenmaschine geringe Verformungen auf, d. h. die Lagerungen für die Antriebswelle sind nur geringen Verformungen ausgesetzt. Die Kolben sind vorzugsweise mittelbar, insbesondere mittels Gleitschuhen, auf der Auflagefläche der Schwenkwiege gelagert.
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In einer ergänzenden Ausgestaltung ist an der Anschlussgehäusekomponente wenigstens ein Befestigungsmittel zur Befestigung der Schrägscheibenmaschine, insbesondere an einem Getriebe, ausgebildet. Mittels des Befestigungsmittels kann die Schrägscheibenmaschine besonders einfach an dem Übertragungsmodul befestigt werden.
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In einer zusätzlichen Variante ist das Befestigungsmittel als ein Teil einer Schraubverbindung, insbesondere als eine Schraubendurchgangsbohrung zur Durchführung einer Schraube und/oder als eine Sachlochbohrung mit einem Innengewinde für eine Schraube, ausgebildet. Zweckmäßig kann das Befestigungsmittel auch als eine Niet- oder Bolzenverbindung ausgebildet sein.
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In einer ergänzenden Variante ist an der Anschlussgehäusekomponente eine Lagerung für die Antriebswelle ausgebildet und/oder befestigt. Die Lagerung für die Antriebswelle an der Anschlussgehäusekomponente ist insbesondere an der Öffnung zur Durchführung der Antriebswelle angeordnet bzw. befestigt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist an der Anschlussgehäusekomponente eine Gehäuseauflagefläche als axiale Endseite der Anschlussgehäusekomponente bezüglich der Längsachse der Antriebswelle ausgebildet zur Auflage auf ein Getriebe, insbesondere ist die Gehäuseauflagefläche eben oder plan ausgebildet. Mit der Gehäuseauflagefläche kann die Anschlussgehäusekomponente unmittelbar auf das Getriebe, insbesondere ein Getriebegehäuse, aufgelegt und daran mittels des Befestigungsmittels befestigt werden.
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In einer zusätzlichen Variante ist die wenigstens eine hydraulische Verbindungsschnittstelle an einer radialen Außenseite der Anschlussgehäusekomponente ausgebildet. Aufgrund des Aufliegens der axialen Endseite der Anschlussgehäusekomponente ist somit die wenigstens eine hydraulische Verbindungsschnittstelle an der radialen Außenseite ausgebildet. Mit der hydraulischen Verbindungsschnittstelle kann die Schrägscheibenmaschine hydraulisch, beispielsweise mit einer anderen Schrägscheibenmaschine oder einem Druckspeicher, verbunden sein.
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Zweckmäßig dient die wenigstens eine hydraulische Verbindungsschnittstelle zur hydraulischen Verbindung mit wenigstens einem Hydraulikkanal zu einer Hochdrucköffnung und/oder zu einer Niederdrucköffnung und/oder zu einer Schwenkeinrichtung und an der Anschlussgehäusekomponente ist der wenigstens eine Hydraulikkanal ausgebildet. Die hydraulische Verbindungsschnittstelle dient zur Verbindung mit entsprechenden Leitungen und die Hydraulikflüssigkeit kann durch den wenigstens einen Hydraulikkanal von der Verbindungsschnittstelle zu der Hoch- oder Niederdrucköffnung oder zu der wenigstens einen Schwenkeinrichtung, insbesondere zu einem Verstellzylinder und einem Verstellkolben der Schwenkeinrichtung, geleitet werden und umgekehrt.
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In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist die wenigstens eine hydraulische Verbindungsschnittstelle und/oder der wenigstens eine Hydraulikanal ausschließlich an der Anschlussgehäusekomponente ausgebildet und/oder an der wenigstens einer Ergänzungsgehäusekomponente ist keine hydraulische Verbindungsschnittstelle und/oder kein Hydraulikkanal ausgebildet.
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Vorzugsweise ist die Anschlussgehäusekomponente aus einem Werkstoff mit einer größeren Dichte, insbesondere Metall, vorzugsweise Stahl oder Eisen, ausgebildet als der Werkstoff, insbesondere Metall, vorzugsweise Aluminium, oder Kunststoff, der wenigstens einen Ergänzungsgehäusekomponente und/oder die Anschlussgehäusekomponente ist im Wesentlichen plattenförmig und/oder als Anschlussplatte ausgebildet und/oder die wenigstens die Ergänzungsgehäusekomponente oder die Kombination der Ergänzungsgehäusekomponenten ist oder sind deckelförmig ausgebildet. Die Dichte des Werkstoffs der Anschlussgehäusekomponente ist vorzugsweise um das 1,5-, 2- oder 3-Fache größer als die Dichte des Werkstoffs der wenigstens einen Ergänzungsgehäusekomponente. Ferner weist der Werkstoff der Anschlussgehäusekomponente eine größere Steifigkeit oder Festigkeit auf als der Werkstoff der Ergänzungsgehäusekomponente. Dies ist notwendig, da der Hydraulikkanal mit Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck an der Anschlussgehäusekomponente ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Schrägscheibenmaschine, insbesondere einer in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Schrägscheibenmaschine, als Axialkolbenpumpe und/oder Axialkolbenmotor mit den Schritten: zur Verfügung stellen einer Zylindertrommel mit Kolbenbohrungen, zur Verfügung stellen von in den Kolbenbohrungen beweglich zu lagernden Kolben, zur Verfügung stellen einer mit der Zylindertrommel zumindest drehfest zu verbindende Antriebswelle, zur Verfügung stellen einer um eine Schwenkachse verschwenkbar zu lagernde Schwenkwiege mit einer Auflagefläche zur Lagerung der Kolben auf der Auflagefläche, zur Verfügung stellen eines Gehäuse mit einer Anschlussgehäusekomponente und mit wenigstens einer Ergänzungsgehäusekomponente und an der Anschlussgehäusekomponente wenigstens eine hydraulische Verbindungsschnittstelle für die Schrägscheibenmaschine ausgebildet ist, Montieren der Zylindertrommel, der Antriebswelle, der Schwenkwiege und des Gehäuses zu der Schrägscheibenmaschine, wobei die Anschlussgehäusekomponente mit einer Öffnung zur Durchführung der Antriebswelle zur Verfügung gestellt wird und die Antriebswelle durch die Öffnung während der Montage geführt wird, so dass nach der Montage die Antriebswelle innerhalb der Öffnung angeordnet ist.
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In einer ergänzenden Ausführungsform werden vor der Befestigung der wenigstens einen Ergänzungsgehäusekomponente an der wenigstens einen Anschlussgehäusekomponente mehrere Komponenten der Schrägscheibenmaschine, insbesondere die Antriebswelle und/oder die Zylindertrommel und/oder die Schwenkwiege und/oder wenigstens eine Schwenkeinrichtung für die Schwenkwiege, an der Anschlussgehäusekomponente befestigt. Die Montage bzw. Herstellung der Schrägscheibenmaschine kann dadurch vereinfacht werden, da eine große Anzahl an Komponenten, beispielsweise die Antriebswelle und Zylindertrommel, die Schwenkwiege und die Schwenkeinrichtung für die Schwenkwiege, zunächst an der Anschlussgehäusekomponente befestigt werden können und anschließend die topfförmige, wenigstens eine Ergänzungskomponente über die bereits montierten Komponenten zu stülpen ist und anschließend die wenigstens eine Ergänzungskomponente an der Anschlussgehäusekomponente befestigt wird.
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In einer ergänzenden Ausgestaltung wird die Anschlussgehäusekomponente mit wenigstens einem Befestigungsmittel zur Befestigung der Schrägscheibenmaschine, insbesondere an einem Getriebe, zur Verfügung gestellt und/oder die Schrägscheibenmaschine, insbesondere wenigstens eine Komponente, beispielsweise die Anschlussgehäusekomponente und/oder die wenigstens eine Ergänzungsgehäusekomponente, werden zur Verfügung gestellt, so dass die Schrägscheibenmaschine, insbesondere wenigstens eine Komponente, gemäß wenigstens eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Merkmales ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäßes Übertragungsmodul für einen Antriebsstrang, umfassend ein Getriebe, eine erste Schrägscheibenmaschine, vorzugsweise eine zweite Schrägscheibenmaschine, wobei die erste und, vorzugsweise zweite Schrägscheibenmaschine, an dem Getriebe befestigt sind, wobei die wenigstens Schrägscheibenmaschine als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Schrägscheibenmaschine ausgebildet ist.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform ist das Getriebe ein mechanisches Getriebe mit einem Getriebegehäuse und/oder die erste und zweite Schrägscheibenmaschine sind an dem Getriebegehäuse befestigt und/oder die Anschlussgehäusekomponente der Schrägscheibenmaschine liegt auf dem Getriebe, insbesondere auf dem Getriebegehäuse, auf.
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Erfindungsgemäßer Antriebsstrang mit einem hydraulischen Antriebsteilstrang und einem mechanischen Antriebsteilstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Übertragungsmodul mit einer ersten und zweiten Schrägscheibenmaschine zur Umwandlung mechanischer Energie in hydraulische Energie und umgekehrt und mit einem mechanischen Getriebe, wenigstens einen Druckspeicher, wobei das Übertragungsmodul als ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Übertragungsmodul ausgebildet ist.
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Vorzugsweise umfasst der Antriebsstrang zwei Schrägscheibenmaschinen, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und als hydraulisches Getriebe fungieren und/oder der Antriebsstrang umfasst zwei Druckspeicher als Hochdruckspeicher und Niederdruckspeicher.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Wiegenlagerung für die Schwenkwiege.
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Zweckmäßig umfasst die Schrägscheibenmaschine wenigstens eine Schwenkeinrichtung zum Verschwenken der Schwenkwiege.
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In einer weiteren Variante umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Niederdrucköffnung zum Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in die und/oder aus den rotierenden Kolbenbohrungen.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Hochdrucköffnung zum Aus- und/oder Einleiten von Hydraulikflüssigkeit aus den und/oder in die rotierenden Kolbenbohrungen.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Verstellzylinder der Schwenkeinrichtung wenigstens teilweise an der Anschlussgehäusekomponente ausgebildet oder befestigt.
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Zweckmäßig ist die Anschlussgehäusekomponente einteilig oder mehrteilig ausgebildet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
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1 einen Längsschnitt einer Schrägscheibenmaschine und eines kleinen Teils eines Getriebegehäuses,
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2 einen Querschnitt A-A gemäß 1 einer Ventilscheibe der Schrägscheibenmaschine sowie eine Ansicht einer Schwenkwiege,
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3 eine stark vereinfachte perspektivische Ansicht eines Übertragungsmoduls und
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4 einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Eine in 1 in einem Längsschnitt dargestellte Schrägscheibenmaschine 1 dient als Axialkolbenpumpe 2 zur Umsetzung bzw. Umwandlung mechanischer Energie (Drehmoment, Drehzahl) in hydraulische Energie (Volumenstrom, Druck) oder als Axialkolbenmotor 3 zur Umsetzung bzw. Umwandlung hydraulischer Energie (Volumenstrom, Druck) in mechanische Energie (Drehmoment, Drehzahl). Eine Antriebswelle 9 ist mittels einer Lagerung 10 an einem Flansch 21 eines mehrteiligen Gehäuses 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 verbunden, wobei die Antriebswelle 9 und die Zylindertrommel 5 ein- oder zweiteilig ausgebildet sind und die Grenze zwischen der Antriebswelle 9 und der Zylindertrommel 5 in 1 strichliert dargestellt ist. Die Zylindertrommel 5 führt die Rotationsbewegung der Antriebswelle 9 mit aus aufgrund einer drehfesten Verbindung. In die Zylindertrommel 5 sind eine Vielzahl von Kolbenbohrungen 6 mit einem beliebigen Querschnitt, zum Beispiel quadratisch oder kreisförmig, eingearbeitet. Die Längsachsen der Kolbenbohrungen 6 sind dabei im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 8 der Antriebswelle 9 bzw. der Zylindertrommel 5 ausgerichtet. In den Kolbenbohrungen 6 ist jeweils ein Kolben 7 beweglich gelagert. Eine Schwenkwiege 14 ist um eine Schwenkachse 15 verschwenkbar an dem Gehäuse 4 gelagert. Die Schwenkachse 15 ist senkrecht zu der Zeichenebene von 1 und parallel zu der Zeichenebene von 2 ausgerichtet. Die Rotationsachse 8 der Zylindertrommel 5 ist parallel zur und in der Zeichenebene von 1 angeordnet und senkrecht auf der Zeichenebene von 2. Das Gehäuse 4 begrenzt flüssigkeitsdicht einen Innenraum 44, der mit Hydraulikflüssigkeit befüllt ist.
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Die Schwenkwiege 14 weist eine ebene bzw. plane Auflagefläche 18 zur mittelbaren Auflage einer Rückhaltescheibe 37 und zur unmittelbaren Auflage von Gleitschuhen 39 auf. Die Rückhaltescheibe 37 ist mit einer Vielzahl von Gleitschuhen 39 versehen und jeder Gleitschuh 39 ist dabei mit jeweils einem Kolben 7 verbunden. Hierzu weist der Gleitschuh 39 eine Lagerkugel 40 (1) auf, welcher in einer Lagerpfanne 59 an dem Kolben 7 befestigt ist, sodass eine Kolbenverbindungsstelle 22 zwischen der Lagerkugel 40 und der Lagerpfanne 59 an dem Kolben 7 ausgebildet ist. Die teilweise sphärisch ausgebildete Lagerkugel 40 und Lagerpfanne 59 sind beide komplementär bzw. sphärisch ausgebildet, sodass dadurch bei einer entsprechenden Bewegungsmöglichkeit zueinander zwischen der Lagerkugel 40 und der Lagerpfanne 59 an den Kolben 7 eine ständige Verbindung zwischen dem Kolben 7 und dem Gleitschuh 39 vorhanden ist. Aufgrund der Verbindung der Kolben 7 mit der rotierenden Zylindertrommel 5 und der Verbindung der Lagerpfannen 59 mit den Gleitschuhen 39 führen die Gleitschuhe 39 eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 8 mit aus und aufgrund der festen Verbindung bzw. Anordnung der Gleitschuhe 39 an der Rückhaltescheibe 37 führt auch die Rückhaltescheibe 37 eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 8 mit aus. Damit die Gleitschuhe 39 in ständigem Kontakt zu der Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 stehen, wird die Rückhaltescheibe 37 von einer Druckfeder 41 unter einer Druckkraft auf die Auflagefläche 18 gedrückt.
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Die Schwenkwiege 14 ist – wie bereits erwähnt – um die Schwenkachse 15 verschwenkbar gelagert und weist ferner eine Öffnung 42 (1) zur Durchführung der Antriebswelle 9 auf. Am Gehäuse 4 ist eine Wiegenlagerung 20 ausgebildet. Dabei sind an der Schwenkwiege 14 zwei Lagerabschnitte ausgebildet. Die beiden Lagerabschnitte der Schwenkwiege 14 liegen auf der Wiegenlagerung 20 auf. Die Schwenkwiege 14 ist damit mittels einer Gleitlagerung an der Wiegenlagerung 20 bzw. dem Gehäuse 4 um die Schwenkachse 15 verschwenkbar gelagert. In der Darstellung in 1 weist die Auflagefläche 18 gemäß der Schnittbildung in 1 einen Schwenkwinkel α von ungefähr +20° auf. Der Schwenkwinkel α ist zwischen einer fiktiven Ebene senkrecht zu der Rotationsachse 8 und einer von der ebenen Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 aufgespannten Ebene vorhanden gemäß der Schnittbildung in 1. Die Schwenkwiege 14 kann dabei zwischen zwei Schwenkgrenzwinkel α zwischen +20° und –20° mittels zweier Schwenkeinrichtungen 24 verschwenkt werden.
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Die erste und zweite Schwenkeinrichtung 25, 26 als Schwenkeinrichtungen 24 weist eine Verbindungsstelle 32 zwischen der Schwenkeinrichtung 24 und der Schwenkwiege 14 auf. Die beiden Schwenkeinrichtungen 24 weisen jeweils einen Verstellkolben 29 auf, welcher in einem Verstellzylinder 30 beweglich gelagert ist. Der Verstellkolben 29 bzw. eine Achse des Verstellzylinders 30 ist dabei im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 8 der Zylindertrommel 5 ausgerichtet. An einem in 1 links dargestellten Endbereich des Verstellkolbens 29 weist dieser eine Lagerpfanne 31 auf, in welcher eine Lagerkugel 19 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.
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Bei einem Betrieb der Schrägscheibenmaschine 1 als Axialkolbenpumpe 2 ist bei konstanter Drehzahl der Antriebswelle 9 der von der Schrägscheibenmaschine 1 geförderte Volumenstrom umso größer, je größer der Betrag des Schwenkwinkels α ist und umgekehrt. Hierzu liegt an dem in 1 rechts dargestellten Ende der Zylindertrommel 5 eine Ventilscheibe 11 auf, mit einer nierenförmigen Hochdrucköffnung 12 und einer nierenförmigen Niederdrucköffnung 13. Die Kolbenbohrungen 6 der rotierenden Zylindertrommel 5 werden somit fluidleitend bei einer Anordnung an der Hochdrucköffnung 12 mit der Hochdrucköffnung 12 verbunden und bei einer Anordnung an der Niederdrucköffnung 13 mit der Niederdrucköffnung 13 fluidleitend verbunden. Bei einem Schwenkwinkel α von 0° und bei einem Betrieb der Schrägscheibenmaschine 1 beispielsweise als Axialkolbenpumpe 2 wird trotz einer Rotationsbewegung der Antriebswelle 9 und der Zylindertrommel 5 keine Hydraulikflüssigkeit von der Axialkolbenpumpe 2 gefördert, da die Kolben 7 keine Hubbewegungen in den Kolbenbohrungen 6 ausführen. Bei einem Betrieb der Schrägscheibenmaschine 1 sowohl als Axialkolbenpumpe 2 als auch als Axialkolbenmotor 3 weisen die temporär in fluidleitender Verbindung mit der Hochdrucköffnung 12 stehenden Kolbenbohrungen 6 einen größeren Druck an Hydraulikflüssigkeit auf als die Kolbenbohrungen 6, welche temporär in fluidleitender Verbindung mit der Niederdrucköffnung 13 stehen. Ein axiales Ende 66 der der Zylindertrommel 5 liegt auf der Ventilscheibe 11 auf. An einer zweiten Seite 65 des Gehäuses 4 als eine Anschlussgehäusekomponente 23, d. h. einer Anschlussplatte 23, ist eine Öffnung 63 mit der Lagerung 10 ausgebildet und eine erste Seite 64 des Gehäuses 4 an dem Flansch 21 weist eine Aussparung zur Lagerung der Antriebswelle 9 mit einer weiteren Lagerung 10 auf. Die anderen Teile des Gehäuses 4 außerhalb der Anschlussgehäusekomponente 23 bilden Ergänzungsgehäusekomponenten 76 als dem Flansch 21 und einem Radialgehäuseteil 75. Der plattenförmige Flansch 21 und das zylinderähnliche Radialgehäuseteil 75 sind in Kombination bzw. zusammen montiert topfförmig ausgebildet. Das Radialgehäuseteil 75 bzw. die Ergänzungsgehäusekomponente 76 ist mit wenigstens einem nicht dargestellten Fixierungselement, beispielsweise einer Schraubverbindung, an der Anschlussgehäusekomponente 23 befestigt.
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Die Rückhaltescheibe 37 ist ringförmig als ebene Scheibe ausgebildet und weist somit eine Öffnung 38 zur Durchführung der Antriebswelle 9 auf. An der Rückhaltescheibe 37 sind Gleitschuhe 39 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.
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Ein in 4 dargestellter Antriebsstrang 45 weist eine erste und zweite Schrägscheibenmaschine 50, 51 und ein mechanische Getriebe 35 auf. Die beiden Schrägscheibenmaschinen 50, 51, 1 und das mechanische Getriebe 35 sind zu einem Übertragungsmodul 17 (3) miteinander verbunden. Hierzu ist das Gehäuse 4 jeweils einer Schrägscheibenmaschine 1 mit einer Schraubverbindung 61 (1) an einem Getriebegehäuse 36 des mechanischen Getriebes 35 befestigt. Der Antriebsstrang 45 weist einen mechanischen Antriebsteilstrang 33 und einen hydraulischen Antriebsteilstrang 34 auf, mittels denen jeweils getrennt oder auch zusammen die mechanische Energie eines Verbrennungsmotors 46 zu einem Rad 57 übertragbar ist.
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Die Anschlussgehäusekomponente 23 als Anschlussplatte 23 ist aus Stahl als einem Werkstoff mit einer großen Steifigkeit und einer großen Dichte ausgebildet. Die beiden Ergänzungsgehäusekomponenten 76, nämlich das Radialgehäuseteil 75 und der Flansch 21, sind aus Kunststoff oder Aluminium als einem Material mit einer kleineren Dichte und einer kleineren Steifigkeit ausgebildet. Zur hydraulischen Verbindung der Schrägscheibenmaschinen 50, 51 untereinander sowie mit einem Druckspeicher 53 sind an der Anschlussgehäusekomponente 23 hydraulische Verbindungsschnittstellen 71, beispielsweise Bajonett- oder Schraubanschlüsse 72 befestigt. Die hydraulischen Verbindungsschnittstellen 21 sind mit Hydraulikkanälen 74, welche in die Anschlussgehäusekomponente 23 eingearbeitet sind, verbunden, sodass dadurch durch die Hydraulikkanäle 74 die Hydraulikflüssigkeit außenseitig von den hydraulischen Verbindungsschnittstellen 71 zu der Hochdrucköffnung 12, der Niederdrucköffnung 13 und den beiden Schwenkeinrichtungen 24, d. h. in den Verstellzylinder 30, geleitet werden kann. In 1 sind nur die Hydraulikkanäle 74 sowie die Verbindungsschnittstellen 71 zum Leiten von Hydraulikflüssigkeit zu den beiden Schwenkeinrichtungen 24 dargestellt.
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Zur Befestigung der Schrägscheibenmaschinen 1 an dem Getriebegehäuse 36 sind an der Anschlussgehäusekomponente 23 Befestigungsmittel 43 ausgebildet. Das Befestigungsmittel 43 ist von mehreren Schraubverbindungen 61 gebildet. Hierzu ist an einem Fortsatz der Anschlussgehäusekomponente 23 eine Schraubendurchgangsbohrung 67 ausgebildet und an dem Getriebegehäuse 36 sind Sacklochbohrungen 68 mit einem Innengewinde ausgebildet. Das Getriebegehäuse 36 ist in 1 nur sehr geringfügig dargestellt. Durch die Schraubendurchgangsbohrungen 67 ist jeweils eine Schraube 62 durchgeführt, sodass dadurch ein Außengewinde an den Schrauben 62 in das Innengewinde der Sacklochbohrungen 68 eingeschraubt ist. Das Befestigungsmittel 43 umfasst beispielsweise vier Schraubverbindungen 61, von denen in 1 aufgrund der Schnittbildung nur zwei dargestellt sind. Eine axiale Endseite 70 der Schrägscheibenmaschine 1 an der Anschlussgehäusekomponente 23, welche zu dem Getriebe 35 zugewandt ist, bildet eine ebene bzw. plane Gehäuseauflagefläche 69. Die Gehäuseauflagefläche 69 liegt unmittelbar auf einer entsprechend komplementär ausgebildeten Gegenauflagefläche auf dem Getriebegehäuse 36 auf. Mittels der Schraubverbindungen 61 besteht eine Druckkraft zwischen der Gehäuseauflagefläche 69 an dem Gehäuse 4 bzw. der Anschlussgehäusekomponente 23 der Schrägscheibenmaschine 1 und der Gegenauflagefläche an dem Getriebegehäuse 36. Aufgrund des Aufliegens der Anschlussgehäusekomponente 23 an der axialen Endseite 70 auf dem Getriebegehäuse 36 sind die hydraulischen Verbindungsschnittstellen 71 ausschließlich an einer radialen Außenseite 73 der Anschlussgehäusekomponente 23 ausgebildet.
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Die Ausbildung der Hydraulikkanäle 74 ausschließlich an der Anschlussgehäusekomponente 23 aus dem steifen Werkstoff Stahl ist zwingend erforderlich, weil aufgrund der großen Drücke, z. B. 400 bar, der Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikkanälen 74 die Ausbildung der Hydraulikkanäle 74 an der Ergänzungsgehäusekomponente 76 aus dem Werkstoff Aluminium nicht eine ausreichende Festigkeit aufweisen würde. Die Anschlussgehäusekomponente 23 aus dem Werkstoff aus Stahl weist eine wesentlich größere Dichte auf als die Ergänzungsgehäusekomponente 76 aus dem Leichtmetall Aluminium. Der Schwerpunkt der Schrägscheibenmaschine 1 weist dadurch bei der Befestigung an dem Getriebe 35 einen geringen Abstand zu dem Getriebe 35 auf. Aufgrund einer mechanischen Kopplung des Übertragungsmoduls 17 bei einer Anordnung in einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor 46 führt das Übertragungsmodul 17 Schwingungsbewegungen aus. Die an dem Getriebe 35 befestigten Schrägscheibenmaschinen 50, 51 führen diese Schwingungen mit aus und verursachen dadurch eine Luft- und Körperschallabstrahlung. Aufgrund des geringen Abstands des Schwerpunkts der beiden Schrägscheibenmaschinen 50, 51 zu dem Getriebe 35 treten nur reduzierte Eigenschwingungen mit kleinen Amplituden und kleinen Frequenzen auf. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Luft- und Körperschallabstrahlung des Übertragungsmoduls 17 reduziert werden. Aufgrund der Ausbildung der Befestigungsmittel 43 an der steifen plattenförmigen Anschlussgehäusekomponente 23 sind somit von den Ergänzungsgehäusekomponenten 76 nur geringe Kräfte aufzunehmen, nämlich lediglich an der Lagerung 10, welche in einer Aussparung an dem Flansch 21 befestigt ist. Dadurch treten an dem Gehäuse 4 der Schrägscheibenmaschine 1 insgesamt geringe Verformungen auf, sodass dadurch die Antriebswelle 9 mit geringen Verformungen der Lagerungen 10 gelagert ist und dadurch die Lebensdauer der Schrägscheibenmaschine 1 ausreichend ist.
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In 4 ist der erfindungsgemäße Antriebsstrang 45 dargestellt. Der erfindungsgemäße Antriebsstrang 45 weist den 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 mechanischen Getriebe 35 verbunden ist und das mechanische Getriebe 35 ist mit der ersten Wellen 47 mit einem Differentialgetriebe 56 verbunden ist, so dass das mechanische Getriebe 35 Teil des mechanischen Antriebsteilstranges 33 bildet. Eine zweite bzw. andere Welle 47, welche von dem Planetengetriebe 48 angetrieben ist, treibt durch eine Kupplung 49 die erste Schrägscheibenmaschine 50 an und die erste Schrägscheibenmaschine 50 ist mittels zweier Hydraulikleitungen 52 mit der zweiten Schrägscheibenmaschine 51 hydraulisch verbunden. Die erste und zweite Schrägscheibenmaschine 50, 51 bilden dadurch ein hydraulisches Getriebe 60 und sind damit Teil eines hydraulischen Antriebsteilstranges 34 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.
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Die beiden Druckspeicher 53 sind dabei mittels nicht dargestellter Hydraulikleitungen auch mit den beiden Schrägscheibenmaschinen 50, 51 hydraulisch verbunden, sodass dadurch mechanische Energie des Verbrennungsmotors 46 in dem Hochdruckspeicher 54 hydraulisch gespeichert werden kann und ferner in einem Rekuperationsbetrieb eines Kraftfahrzeugs mit dem Antriebsstrang 45 ebenfalls kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in dem Hochdruckspeicher 54 hydraulisch gespeichert werden kann. Mittels der in dem Hochdruckspeicher 54 gespeicherten hydraulischen Energie kann mit einer Schrägscheibenmaschine 50, 51 zusätzlich das Differentialgetriebe 56 angetrieben werden.
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Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Schrägscheibenmaschine 1, dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Schrägscheibenmaschine 1, dem erfindungsgemäßen Übertragungsmodul 17 und dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang 45 wesentliche Vorteile verbunden. Die Anschlussgehäusekomponente 23 als Anschlussplatte 23 aus Stahl ist unmittelbar an dem Getriebe 35 befestigt, so dass der Schwerpunkt der Schrägscheibenmaschinen 1 einen geringen Abstand zu dem Getriebe 35 aufweist. Bei Schwingungen des Übertragungsmodules 17 sind dadurch die von der Schraubverbindung 61 an dem Gehäuse 4 bzw. der Anschlussgehäusekomponente 23 aufzunehmenden Kräfte gering und das Übertragungsmodul führt wegen der Lage des Schwerpunktes kleine Schwingungen aus. Einerseits können aufgrund des geringen Abstandes des Schwerpunktes der ersten und zweiten Schrägscheibenmaschine 1, 50, 51 zu dem Getriebe 35 somit die Eigenschwingungen reduziert werden und damit auch die hieraus resultierende Luftschallabstrahlung verkleinert werden. Zusätzlich sind von dem Gehäuse 4 der ersten und zweiten Schrägscheibenmaschine 1, 50, 51 nur geringe Kräfte aufzunehmen, sodass dadurch an dem Gehäuse 4 der beiden Schrägscheibenmaschinen 1 geringe Kräfte und damit auch geringe Verformungen auftreten. Insbesondere die an dem Gehäuse 4 gelagerte Antriebswelle 9 ist dadurch mit geringen Verformungen an dem Gehäuse 4 gelagert, sodass dadurch die Schrägscheibenmaschine 1 in vorteilhafterweise eine lange Lebensdauer aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1013928 A2 [0004]
- CH 405934 [0005]
- DE 2733870 C2 [0006]
