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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrägscheibenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11.
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Stand der Technik
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Schrägscheibenmaschinen dienen als Axialkolbenpumpen zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und als Axialkolbenmotor zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie. Eine Zylindertrommel mit Kolbenbohrungen ist drehbar bzw. rotierend gelagert und in den Kolbenbohrungen sind Kolben angeordnet. Die Zylindertrommel ist fest mit einer Antriebswelle verbunden und auf einen ersten Teil der rotierenden Kolbenbohrungen wirkt temporär eine Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck und auf einen zweiten Teil der rotierenden Kolbenbohrungen wirkt temporär eine Hydraulikflüssigkeit unter Niederdruck. Eine Schwenkwiege ist um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagert und auf der Schwenkwiege liegt eine Rückhaltescheibe mit Gleitschuhen auf. An den Gleitschuhen sind die Kolben befestigt. Die Rückhaltescheibe mit den Gleitschuhen führt zusammen mit der Zylindertrommel eine Rotationsbewegung um eine Rotationsachse aus und eine ebene Auflagefläche der Schwenkwiege ist dabei in einem spitzen Winkel, zum Beispiel zwischen 0° und +20° und zwischen 0° und –20° als Schwenkwinkel, zu der Rotationsachse der Zylindertrommel ausgerichtet. Die Gleitschuhe sind mit einer Gleitlagerung, welche im Allgemeinen hydrostatisch entlastet ist, auf der Auflagefläche der Schwenkwiege gelagert und die Gleitschuhe sind mit der Rückhaltescheibe verbunden. Die Schwenkwiege wird von zwei hydraulischen Schwenkeinrichtungen, die je von einem Verstellkolben und einem Verstellzylinder gebildet sind, um eine Schwenkachse verschwenkt.
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Die Zylindertrommel weist eine Zentralbohrung auf und innerhalb der Zentralbohrung ist die Antriebswelle durchgeführt. Ferner ist zwischen der Antriebswelle und der Zylindertrommel innerhalb der Zentralbohrung eine Zentralfeder angeordnet. Die Zentralfeder drückt ein axiales Ende der Zylindertrommel auf eine Ventilscheibe. Hierzu bringt ein erster Endbereich der Zentralfeder eine Druckkraft mittelbar mittels eines Trommelringes die Druckkraft auf die Zylindertrommel auf. Ein dem ersten Endbereich gegenüberliegender zweiter Endbereich der Zentralfeder stützt sich mittelbar auf Kraftübertragungselementen ab. Die Kraftübertragungselemente sind als Stäbe ausgebildet und ein Elementendbereich der Stäbe, welcher an dem zweiten Endbereich der Zentralfeder mittelbar aufliegt, weist eine L-förmige Biegung auf. Diese Kraftübertragungselemente bzw. Stäbe sind ferner in einem Zwischenraum zwischen der Zylindertrommel und der Antriebswelle an Längsnuten der Zylindertrommel angeordnet. Die Stifte sind in nachteiliger Weise aufgrund der L-förmigen Biegungen an dem der Zentralfeder zugewandten Elementendbereichen in der Herstellung aufwendig und teuer und ferner ist die Zylindertrommel durch das Erfordernis der Längsnuten an der Zentralbohrung zur Aufnahme der Kraftübertragungselemente konstruktiv geschwächt und es kann weniger Drehmoment übertragen werden. Die Zylindertrommel ist mit einer drehfesten Verbindung mit der Antriebswelle verbunden. Hierzu sind an der Zylindertrommel in Längsrichtung ausgerichtete Nuten und Zähne ausgebildet und entsprechend komplementär dazu sind an der Antriebswelle Komplementärzähne und Komplementärnuten ausgebildet. Die Komplementärzähne und Komplementärnuten der Antriebswelle greifen in die Zähne und Nuten an der Zylindertrommel und gleichzeitig ist die Zylindertrommel in axialer Richtung beweglich bezüglich der Antriebswelle. Die zusätzlichen Längsnuten für die Kraftübertragungselemente schwächen damit die drehfeste Verbindung, so dass die Übertragung des Drehmomentes von der Zylindertrommel auf die Antriebswelle oder umgekehrt dadurch behindert und beschränkt ist.
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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 drehfest verbundene Antriebswelle, welche um die Rotationsachse drehbar bzw. rotierend gelagert ist, ein Gehäuse, eine um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege mit einer Auflagefläche zur Lagerung der Kolben auf der Auflagefläche, eine Zentralfeder zum Aufbringen einer Druckkraft an einem ersten Endbereich der Zentralfeder auf die Zylindertrommel, so dass mit der Druckkraft ein axiales Ende der Zylindertrommel auf eine Ventilscheibe gedrückt ist, wenigstens eine Kraftübertragungselement und sich mit dem wenigstens einen Kraftübertragungselement ein zweiter Endbereich der Zentralfeder auf der Schwenkwiege abstützt, wobei das wenigstens eine Kraftübertragungselement innerhalb wenigstens einer in der Zylindertrommel ausgebildeten Bohrung angeordnet ist. Aufgrund der Anordnung der Kraftübertragungselemente nicht in den Zwischenraum zwischen der Zylindertrommel und der Antriebswelle, sondern innerhalb einer Bohrung der Zylindertrommel ist dadurch die drehfeste Verbindung zwischen der Zylindertrommel und der Antriebswelle nicht geschwächt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die drehfeste Verbindung optimal ausgebildet werden.
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Insbesondere ist bzw. sind wenigstens eine Längsachse der wenigstens eine Bohrung, insbesondere sämtliche Längsachsen sämtlicher Bohrungen, im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse der Antriebswelle ausgerichtet. Von der Zentralfeder sind im Wesentlichen axial ausgerichtete Kräfte, d. h. Kräfte in Richtung der Rotationsachse der Antriebswelle bzw. der Längsachse der Antriebswelle von der Zentralfeder mittels der Kraftübertragungselemente auf die Schwenkwiege, insbesondere auf eine Rückzugteilkugel, zu übertragen. Aufgrund dieser Ausrichtung treten dadurch an den Kraftübertragungselementen im Wesentlichen nur axiale Kräfte auf. Im Wesentlichen parallel bedeutet, dass die Längsachse der Bohrung mit einer Abweichung von weniger als 20°, 10° oder 5° parallel zu der Rotationsachse ausgerichtet ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das wenigstens eine Kraftübertragungselement als ein, vorzugsweise gerader, Stift, Stab oder Bolzen ausgebildet.
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In einer ergänzenden Ausführungsform weist das wenigstens eine Kraftübertragungselement an einem Elementendbereich, insbesondere an einem der Zentralfeder zugewandten ersten Elementendbereich, keine L-förmige Biegung auf. Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann dadurch besonders einfach und preiswert hergestellt werden, insbesondere können handelsübliche Bolzen oder Stifte eingesetzt werden.
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Vorzugsweise weist das wenigstens eine Kraftübertragungselement, insbesondere bezüglich sämtlicher axialer Positionen, einen konstanten Durchmesser auf.
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In einer Variante ist bzw. sind wenigstens eine Längsachse des wenigstens einen Kraftübertragungselementes, insbesondere sämtliche Längsachsen sämtlicher Kraftübertragungselemente, im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse der Antriebswelle ausgerichtet. An dem Kraftübertragungselement treten dadurch nur im Wesentlichen Kräfte in axialer Richtung auf, d. h. insbesondere im Wesentlichen keine Querkräfte oder keine Biegemomente.
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Zweckmäßig ist die Zylindertrommel mit der Antriebswelle mit einer drehfesten Verbindung drehfest und in axialer Richtung beweglich verbunden, indem an einer Zentralbohrung der Zylindertrommel Zähne und Nuten ausgebildet sind, die in Komplementärzähne und Komplementärnuten an der Antriebwelle greifen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die wenigstens eine Bohrung für das wenigstens eine Kraftübertragungselement in einem Schnitt senkrecht zu der Rotationsachse der Antriebwelle im Wesentlichen zwischen einem Zahn und der Rotationsachse der Antriebswelle ausgebildet. Die Bohrung kann dadurch einerseits mit einem geringen Radialabstand zu der Rotationsachse der Antriebswelle ausgebildet sein und außerdem tritt dadurch trotz der Ausbildung der Bohrungen aufgrund des ausreichenden Abstandes der Bohrungen zu den radialen Enden der Zähne eine ausreichende Festigkeit der drehfesten Verbindung auf.
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Insbesondere stützt sich das wenigstens eine Kraftübertragungselement mit einer ringförmigen Rückzugteilkugel auf der Schwenkwiege mittelbar ab.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform weist die Rückzugteilkugel eine teilkugelförmige Rückseite auf und das Zentrum bzw. ein Mittelpunkt einer fiktiven Kugel auf dieser teilkugelförmigen Rückseite ist ein Punkt der Schwenkachse der Schwenkwiege und vorzugsweis auch ein Punkt der Rotationsachse der Antriebswelle. Bei einer Schwenkbewegung der Schwenkwiege und einem Aufliegen der Rückseite der Rückzugteilkugel auf einer Rückhaltescheibe oder der Schwenkwiege tritt trotz des Verschwenkens der Schwenkwiege um die Schwenkachse keine axiale Bewegung der Rückzugteilkugel auf.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist eine Rückhaltescheibe für Gleitschuhe von der Rückzugteilkugel mit der von dem wenigstens einen Kraftübertragungselement auf die Rückzugteilkugel aufgebrachten Gegenkraft in Richtung zu der Auflagefläche der Schwenkwiege gedrückt.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist in der Bohrung nur ein Kraftübertragungselement angeordnet.
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Zweckmäßig entspricht der Durchmesser der Bohrung im Wesentlichen dem Durchmesser des Kraftübertragungselementes, insbesondere ist der Durchmesser der Bohrung geringfügig, beispielsweise um mehr als 1% oder 5%, größer als der Durchmesser des wenigstens einen Kraftübertragungselementes.
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In einer zusätzlichen Variante entspricht die Anzahl der Bohrungen der Anzahl der Kraftübertragungselemente.
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Zweckmäßig sind die Kolben mittelbar oder unmittelbar auf der Auflagefläche der Schwenkwiege gelagert.
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Erfindungsgemäßer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Schrägscheibenmaschine zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und umgekehrt, wenigstens einen Druckspeicher, wobei die Schrägscheibenmaschine als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Schrägscheibenmaschine ausgebildet ist.
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Vorzugsweise umfasst der Antriebsstrang zwei Schrägscheibenmaschinen, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und als hydraulisches Getriebe fungieren und/oder der Antriebsstrang umfasst zwei Druckspeicher als Hochdruckspeicher und Niederdruckspeicher.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Wiegenlagerung für die Schwenkwiege.
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Zweckmäßig umfasst die Schrägscheibenmaschine wenigstens eine Schwenkeinrichtung zum Verschwenken der Schwenkwiege.
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In einer ergänzenden Variante umfasst die Schrägscheibenmaschine eine erste und zweite Lagerung für die Antriebswelle und vorzugsweise sind die erste und zweite Lagerung an dem Gehäuse befestigt.
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In einer weiteren Variante umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Niederdrucköffnung zum Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in die und/oder aus den rotierenden Kolbenbohrungen.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Hochdrucköffnung zum Aus- und/oder Einleiten von Hydraulikflüssigkeit aus den und/oder in die rotierenden Kolbenbohrungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
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1 einen Längsschnitt einer Schrägscheibenmaschine,
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2 einen Querschnitt A-A gemäß 1 einer Ventilscheibe der Schrägscheibenmaschine sowie eine Ansicht einer Schwenkwiege,
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3 eine Explosionsdarstellung einer Hälfte einer Zylindertrommel und einer Zentralfeder der Schrägscheibenmaschine gemäß 1,
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4 einen Schnitt senkrecht zu der Rotationsachse nur durch die Zylindertrommel im Bereich einer drehfesten Verbindung und
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5 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 als erstes Ausführungsbeispiel 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 bzw. Abtriebswelle 9 ist mittels einer ersten Lagerung 10 an einem Flansch 21 eines- oder mehrteiligen Gehäuse 4 und mit einer weiteren zweiten Lagerung 17 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 zweiteilig ausgebildet sind und die Antriebswelle 9 durch eine Zentralbohrung 67 durch die Zylindertrommel 5 durchgeführt ist. In axialer Richtung, d. h. in Richtung der Rotationsachse 8 der Zylindertrommel 5, ist die Zylindertrommel 5 zu der Antriebswelle 9 beweglich. Die Zylindertrommel 5 führt die Rotationsbewegung der Antriebswelle 9 mit aus aufgrund einer drehfesten Verbindung 71. 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 Zentralfeder 68 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 und 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 Zentralfeder 68 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 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 ersten Lagerung 10 ausgebildet und eine zweite Seite 65 weist eine Aussparung zur Lagerung der Antriebswelle 9 mit der zweiten Lagerung 17 auf. Die Zylindertrommel 5 ist mit der drehfesten Verbindung 71 drehfest mit der Antriebswelle 9 verbunden und dabei ist die Zylindertrommel 5 in axialer Richtung zu der Antriebswelle 9 beweglich. Ein Trommelring 69 ist fest mit der Zylindertrommel 5 verbunden, indem der Trommelring 69 in einer Ringnut 23 an einer Zentralbohrung 67 der Zylindertrommel 5 angeordnet ist. Ein Wellenring 70 liegt axial beweglich auf der Antriebswelle 9 auf. Zwischen dem Wellenring 70 und dem Trommelring 69 ist eine Zentralfeder 68 eingespannt, so dass die Zylindertrommel 5 an dem axialen Ende 66 auf die Ventilscheibe 11 von der Zentralfeder 68 gedrückt ist.
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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. 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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Die Zylindertrommel 5 ist mit der drehfesten Verbindung 71 drehfest mit der Antriebswelle 9 und axial beweglich bezüglich der Antriebswelle 9 verbunden. Hierzu sind an einem axialen Teilbereich der Zylindertrommel 5 an der Zentralbohrung 67 Zähne 36 und Nuten 41 ausgebildet. An der Antriebswelle 9 sind analog an einem axialen Teilabschnitt Komplementärnuten 72 und Komplementärzähne 43 ausgebildet. Die Komplementärzähne 43 und die Komplementärnuten 72 an der Antriebswelle 9 sind in 4 strichliert dargestellt. Die Zähne 36 und die Nuten 41 an der Zylindertrommel 5 greifen in die Komplementärzähne 43 und Komplementärnuten 72 der Antriebswelle 9, so dass dadurch die Zylindertrommel 5 drehfest mit der Antriebswelle 9 verbunden ist und die Zylindertrommel 5 bezüglich der Antriebswelle 9 axial beweglich ist. Das axiale Ende 66 der Zylindertrommel 5, welches abgewandt zu der Schwenkwiege 14 ist, wird von der Zentralfeder 68 auf die Ventilscheibe 11 gedrückt. Die Ventilscheibe 11 kann entweder als ein gesondertes Bauteil in Ergänzung zu dem Gehäuse 4 ausgebildet sein oder auch einteilig mit dem Gehäuse 4 (nicht dargestellt). Ein erster Endbereich 61 der Zentralfeder 68 liegt auf einem Trommelring 69 auf und ein zweiter Endbereich 62 der Zentralfeder 68 liegt auf dem Wellenring 70 auf. Der Trommelring 69 ist in der Ringnut 23 der Zylindertrommel 6 befestigt, so dass dadurch die vorgespannte Zentralfeder 68 an dem ersten Endbereich 61 auf den Trommelring 69 eine Druckkraft aufbringt in Richtung zu der Ventilscheibe 11, so dass das axiale Ende 66 der Zylindertrommel 5 auf die Ventilscheibe 11 gedrückt ist.
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Der Wellenring 70 ist auf der Antriebswelle 9 axial beweglich gelagert. Der zweite Endbereich 62 der Zentralfeder 68 stützt sich auf dem Wellering 70 auf, d. h. die von dem ersten Endbereich 61 auf den Trommelring 69 aufgebrachte Druckkraft wird als Gegendruckkraft auf den Wellenring 70 aufgebracht. Der Wellenring 70 liegt auf ersten Elementendbereichen 75 von drei Kraftübertragungselementen 33 auf. Die der Schwenkwiege 14 abgewandten ersten Elementendbereiche 75 der Kraftübertragungselemente 33 liegen somit unmittelbar auf dem Wellenring 70 auf. Die Kraftübertragungselemente 33 sind als Stifte 34, Stäbe 34 oder Bolzen 34 ausgebildet und die Stifte 34 sind gerade mit einem konstanten Durchmesser ausgebildet. Es handelt sich somit um handelsübliche Stifte 34, die in der Herstellung und Beschaffung preiswert sind. Die drei Stifte 34 sind in jeweils einer Bohrung 35 an der Zylindertrommel 5 angeordnet. Die Längsachsen bzw. zentrischen Längsachsen der Bohrungen 35 sind im Wesentlichen, d. h. mit einer Abweichung von weniger als 30°, 20°, 10° oder 5° parallel zu der Rotationsachse 8 ausgerichtet. Dies gilt analog für die zentrischen Längsachsen der Kraftübertragungselemente 33. Die tangentiale Ausrichtung bzw. die Ausrichtung in Umfangsrichtung der Bohrungen 35 ist dahingehend ausgerichtet, dass die Bohrungen 35 im Wesentlichen, d. h. zu mehr als 50 %, 70 % oder 80 % in einem Schnitt gemäß der 4 zwischen einem Zahn 36 und der Rotationsachse 8 angeordnet sind. Die Bohrungen 35 weisen dadurch einerseits einen geringen radialen Abstand zu der Rotationsachse 8 auf und ferner ist durch die Ausbildung der Bohrungen 35 die Oberfläche der drehfesten Verbindung 71 an der Zylindertrommel 5, d. h. insbesondere der Zähne 36, durch die Bohrungen 36 in der Kraftübertragung nicht geschwächt.
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Die Länge der Stifte 34 ist größer als die axiale Ausdehnung der Bohrungen 35, so dass die Kraftübertragungselemente 33 an beiden Elementendbereichen 75, 76 aus der Bohrung 35 herausragen. Der der Schwenkwiege 14 abgewandte erste Elementendbereich 75 der Kraftübertragungselemente 33 liegt – wie bereits beschrieben – auf dem Wellenring 70 auf. Der der Schwenkwiege 14 zugewandte zweite Elementendbereich 76 der Kraftübertragungselemente 33 liegt auf einer Rückzugteilkugel 73 auf. Die Rückzugteilkugel 73 ist ringförmig ausgebildet und weist eine der Schwenkwiege 14 zugewandte Rückseite 74 auf. Die Rückseite 74 ist teilkugelförmig ausgebildet und der Mittelpunkt einer fiktiven Kugel auf der Rückseite 74 ist ein Punkt dahingehend der Schwenkachse 15 dass bei einer Schwenkbewegung der Schwenkwiege 14 um die Schwenkachse 15 und damit auch der Rückhaltescheibe 37 durch die Schwenkbewegung der Schwenkwiege 14 die axiale Position der Rückzugteilkugel 73 nicht verändert wird. Der Mittelpunkt der fiktiven Kugel ist auch ein Punkt der Rotationsachse 8. Der der Schwenkwiege 14 zugewandte zweite Elementendbereich 76 der Kraftübertragungselemente 33 liegt auf der Rückzugteilkugel 73 an einer der Rückseite 74 gegenüberliegenden Seite auf, so dass dadurch von der Zentralfeder 68 die Rückhaltescheibe 37 und damit die Gleitschuhe 39 von der Zentralfeder 68 auf die Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 gedrückt sind. Die Kraftübertragungselemente 33 stützen sich damit mittelbar auf der Schwenkwiege 14 ab.
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In 5 ist ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang 45 dargestellt. Der erfindungsgemäße Antriebsstrang 45 weist einen Verbrennungsmotor 46 auf, welcher mittels einer Welle 47 ein Planetengetriebe 48 antreibt. Mit dem Planetengetriebe 48 werden zwei Wellen 47 angetrieben, wobei eine erste Welle 47 mit einer Kupplung 49 mit einem Differentialgetriebe 56 verbunden ist. Eine zweite bzw. andere Welle, welche von dem Planetengetriebe 48 angetrieben ist, treibt durch eine Kupplung 49 eine erste Schrägscheibenmaschine 50 an und die erste Schrägscheibenmaschine 50 ist mittels zweier Hydraulikleitungen 52 mit einer zweiten Schrägscheibenmaschine 51 hydraulisch verbunden. Die erste und zweite Schrägscheibenmaschine 50, 51 bilden dadurch ein hydraulisches Getriebe 60 und von der zweiten Schrägscheibenmaschine 51 kann mittels einer Welle 47 auch das Differentialgetriebe 56 angetrieben werden. Das Differentialgetriebe 56 treibt mit den Radwellen 58 die Räder 57 an. Ferner weist der Antriebsstrang 45 zwei Druckspeicher 53 als Hochdruckspeicher 54 und als Niederdruckspeicher 55 auf. Die beiden Druckspeicher 53 sind dabei mittels nicht dargestellter Hydraulikleitungen auch mit den beiden Schrägscheibenmaschinen 50, 51 hydraulisch verbunden, sodass dadurch mechanische Energie des Verbrennungsmotors 46 in dem Hochdruckspeicher 54 hydraulisch gespeichert werden kann und ferner in einem Rekuperationsbetrieb eines Kraftfahrzeugs mit dem Antriebsstrang 45 ebenfalls kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in dem Hochdruckspeicher 54 hydraulisch gespeichert werden kann. Mittels der in dem Hochdruckspeicher 54 gespeicherten hydraulischen Energie kann mit einer Schrägscheibenmaschine 50, 51 zusätzlich das Differentialgetriebe 56 angetrieben werden.
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Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Schrägscheibenmaschine 1 und dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang 45 wesentliche Vorteile verbunden. Die Stifte 34 als die Kraftübertragungselemente 33 sind innerhalb von Bohrungen 35 der Zylindertrommel 5 angeordnet, so dass dadurch in vorteilhafter Weise die drehfeste Verbindung 71 eine hohe Festigkeit aufweist und nicht durch Ausnehmungen für die Kraftübertragungselemente 33 geschwächt ist. Die Stifte 34 weisen in sämtlichen axialen Positionen einen konstanten Durchmesser auf und sind gerade, so dass dadurch für die Kraftübertragungselemente 33 handelsübliche Stifte 34 oder Bolzen 34 eingesetzt werden können und die Kosten für die Herstellung der Schrägscheibenmaschine 1 reduziert sind.
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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]
