DE102015226403A1 - Schrägscheibenmaschine - Google Patents

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DE102015226403A1
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DE102015226403.3A
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Timo Nafz
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2014Details or component parts
    • F04B1/2035Cylinder barrels

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Abstract

Schrägscheibenmaschine (1) als Axialkolbenpumpe (2) und/oder Axialkolbenmotor (3), umfassend eine um eine Rotationsachse (8) drehbar bzw. rotierend gelagerte Zylindertrommel (5) mit Kolbenbohrungen (6) und einer Zylindergleitlagerfläche (23), in den Kolbenbohrungen (6) beweglich gelagerte Kolben (7), eine mit der Zylindertrommel (5) drehfest verbundene Antriebswelle (9), welche um die Rotationsachse (8) drehbar bzw. rotierend gelagert ist, wobei die Antriebswelle (9) teilweise innerhalb einer Bohrung (43) der Zylindertrommel (5) angeordnet ist, eine um eine Schwenkachse (15) verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege (14) mit einer Auflagefläche (18) zur Lagerung der Kolben (7) auf der Auflagefläche (18), eine erste und zweite Lagerung (10, 35, 36) für die Antriebswelle (9), eine Verteilerplatte (11) mit einer Verteilergleitlagerfläche (17), wobei auf der Verteilergleitlagerfläche (17) die Zylindergleitlagerfläche (23) aufliegt und die Verteilergleitlagerfläche (17) und die Zylindergleitlagerfläche (23) wenigstens teilweise gekrümmt ausgebildet sind, wobei ein Teilabschnitt der Antriebswelle (9) als zweite Lagerung (36) für die Antriebswelle (9) innerhalb der Zylindertrommel (5) an der Bohrung der Zylindertrommel (5) gelagert ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrägscheibenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 14.
  • Stand der Technik
  • Schrägscheibenmaschinen dienen als Axialkolbenpumpen zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und als Axialkolbenmotor zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie. Eine Zylindertrommel mit Kolbenbohrungen ist drehbar bzw. rotierend gelagert und in den Kolbenbohrungen sind Kolben angeordnet. Die Zylindertrommel ist fest mit einer Antriebswelle verbunden und auf einen ersten Teil der rotierenden Kolbenbohrungen wirkt temporär eine Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck und auf einen zweiten Teil der rotierenden Kolbenbohrungen wirkt temporär eine Hydraulikflüssigkeit unter Niederdruck. Eine Schwenkwiege ist um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagert und auf der Schwenkwiege liegt eine Rückhaltescheibe mit Gleitschuhen auf. An den Gleitschuhen sind die Kolben befestigt. Die Rückhaltescheibe mit den Gleitschuhen führt zusammen mit der Zylindertrommel eine Rotationsbewegung um eine Rotationsachse aus und eine ebene Auflagefläche der Schwenkwiege ist dabei in einem spitzen Winkel, zum Beispiel zwischen 0° und +20° und zwischen 0° und –20° als Schwenkwinkel, zu der Rotationsachse der Zylindertrommel ausgerichtet. Die Gleitschuhe sind mit einer Gleitlagerung, welche im Allgemeinen hydrostatisch entlastet ist, auf der Auflagefläche der Schwenkwiege gelagert und die Gleitschuhe sind mit der Rückhaltescheibe verbunden.
  • Die Zylindertrommel liegt mit einem axialen Ende abgewandt zu der Schwenkwiege als einer Zylindergleitlagerfläche auf einer Verteilergleitlagerfläche einer Verteilerplatte auf. In der Verteilerplatte sind Hoch- und Niederdrucköffnungen ausgebildet zum Ein- und Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit in und aus den Kolbenbohrungen. Die Zylindertrommel ist aus Stahl ausgebildet. Die Verteilergleitlagerfläche und die Zylindergleitlagerfläche sind sphärisch gekrümmt und komplementär zueinander ausgebildet.
  • In der Verteilerplatte sind ein Hochdruckkanal und ein Niederdruckkanal ausgebildet, welche an einer ersten Seite der Verteilerplatte jeweils eine Hochdrucköffnung und eine Niederdrucköffnung bilden. Bei einem Betrieb der Schrägscheibenmaschine als Axialkolbenpumpe wird durch den Niederdruckkanal Hydraulikflüssigkeit unter einem kleinen Druck als Niederdruck als Saugseite angesaugt und durch den Hochdruckkanal wird die Hydraulikflüssigkeit unter einem größeren Druck als Hochdruck wieder ausgeleitet. Die Verteilerplatte und damit der Hoch- und Niederdruckkanal in der Verteilerplatte ist feststehend und die Zylindertrommel führt eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse aus. Die durch den Niederdruckkanal in die Kolbenbohrungen einströmende Hydraulikflüssigkeit wird somit während des Einströmens von dem Niederdruckkanal in die Kolbenbohrungen bzw. Kanälen für die Kolbenbohrungen auf die Rotationsbewegung der Zylindertrommel beschleunigt. Je größer die Rotationsgeschwindigkeit ist, auf welche die Hydraulikflüssigkeit zu beschleunigen ist, desto größer sind die hydraulischen Verluste aufgrund von hydraulischer Reibung und desto geringer ist die Saugfähigkeit der Schrägscheibenmaschine als Axialkolbenpumpe an dem Niederdruckkanal.
  • Die Antriebswelle ist vollständig durch eine zentrische Bohrung in der Zylindertrommel durchgeführt. Die beiden Enden der Antriebswelle, welche aus der Zylindertrommel heraus ragen, sind jeweils mit einer Lagerung an dem Gehäuse der Schrägscheibenmaschine gelagert. Die hydraulischen Verlängerungen der Kolbenbohrungen als Kanäle für die Kolbenbohrungen weisen an ihren Enden an der Verteilerplatte einen großen radialen Abstand zu der Rotationsachse der Antriebswelle auf, weil die durch die Zylindertrommel durchgeführte Antriebswelle in radialer Richtung zu der Rotationsachse der Zylindertrommel eine radiale innere konstruktive Begrenzung bildet. Dies gilt auch für nierenförmige Hoch- und Niederdrucköffnungen in der Verteilerplatte, welche mit den Enden der Kolbenbohrung bzw. Verlängerungen der Kolbenbohrungen fluchten. Aufgrund dieses großen radialen Abstandes der Enden der Verlängerungen bzw. der Kanäle für die Kolbenbohrungen und der hieraus resultierenden hohen Rotationsgeschwindigkeit muss somit die Hydraulikflüssigkeit beim Einleiten von dem Niederdruckkanal in die Kolbenbohrungen bzw. Kanäle für die Kolbenbohrungen stark beschleunigt werden, sodass in nachteiliger Weise große hydraulische Verluste aufgrund von Reibung auftreten und damit die Schrägscheibenmaschine als Axialkolbenpumpe nur über eine geringe Saugfähigkeit in nachteiliger Weise verfügt.
  • 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 und einer Zylindergleitlagerfläche, in den Kolbenbohrungen beweglich gelagerte Kolben, eine mit der Zylindertrommel drehfest verbundene Antriebswelle, welche um die Rotationsachse drehbar bzw. rotierend gelagert ist, wobei die Antriebswelle teilweise innerhalb einer Bohrung der Zylindertrommel angeordnet ist, eine um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege mit einer Auflagefläche zur Lagerung der Kolben auf der Auflagefläche, eine erste und zweite Lagerung für die Antriebswelle, eine Verteilerplatte mit einer Verteilergleitlagerfläche, wobei auf der Verteilergleitlagerfläche die Zylindergleitlagerfläche aufliegt und die Verteilergleitlagerfläche und die Zylindergleitlagerfläche wenigstens teilweise gekrümmt ausgebildet sind, wobei ein Teilabschnitt der Antriebswelle als zweite Lagerung für die Antriebswelle innerhalb der Zylindertrommel an der Bohrung der Zylindertrommel gelagert ist. In vorteilhafter Weise ist damit keine zweite Lagerung für die Antriebswelle an dem Gehäuse erforderlich. Ein der Schwenkwiege abgewandtes Ende der Antriebswelle kann damit auch innerhalb einer Bohrung der Zylindertrommel enden, sodass dadurch Verlängerungen der Kolbenbohrungen bzw. Kanäle für die Kolbenbohrungen an dem axialen Ende der Zylindertrommel abgewandt zu der Schwenkwiege mit einem sehr geringen radialen Abstand zu der Rotationsachse der Antriebswelle ausgebildet sind. Die Antriebswelle bildet damit an einer Verteilerplatte keine konstruktive radiale Begrenzung nach innen für die Kanäle an den Kolbenbohrungen. Damit kann die Hoch- und Niederdrucköffnung an der Verteilerplatte mit einem sehr kleinen minimalen radialen Abstand zu der Rotationsachse ausgebildet werden und auch die Kanäle können mit einem kleinen minimalen radialen Abstand an ihren Enden zu der Rotationsachse der Zylindertrommel ausgebildet werden. Dadurch weist die Schrägscheibenmaschine eine gute Saugfähigkeit auf und kann auch mit sehr großen Drehzahlen betrieben werden.
  • In einer zusätzlichen Ausführungsform entspricht der Durchmesser der Bohrung der Zylindertrommel an der zweiten Lagerung im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Teilabschnittes der Antriebswelle an der zweiten Lagerung.
  • In einer weiteren Variante ist der Durchmesser der Bohrung der Zylindertrommel an der zweiten Lagerung geringfügig größer als der Außendurchmesser des Teilabschnittes der Antriebswelle an der zweiten Lagerung und/oder der Teilabschnitt der Antriebwelle auf einem Teilabschnitt der Bohrung gelagert ist, so dass die beiden Teilabschnitte die zweite Lagerung für die Antriebwelle bilden. Aufgrund der geringen Differenz zwischen dem Durchmesser der Bohrung an der Zylindertrommel an der zweiten Lagerung und dem Teilabschnitt der Antriebswelle können dadurch Kräfte von der Antriebswelle auf die Zylindertrommel übertragen werden. Damit ist eine zweite Lagerung aufgrund eines Formschlusses zwischen der Antriebswelle und der Zylindertrommel ausgeführt. Vorzugsweise sind dabei radiale Kräfte von der Antriebswelle auf die Zylindertrommel übertragbar.
  • In einer zusätzlichen Ausgestaltung sind von der Zylindergleitlagerfläche auf die Verteilergleitlagerfläche in radialer Richtung Lagerkräfte übertragbar aufgrund der wenigstens teilweise gekrümmten Geometrie der Zylindergleitlagerfläche und der Verteilergleitlagerfläche, so dass von der Antriebswelle auf die Zylindertrommel übertragenen radialen Lagerkräfte auf die Verteilerplatte übertragbar. Die an der zweiten Lagerung von der Antriebswelle auf die Zylindertrommel übertragenen Kräfte können somit auch auf die Verteilerplatte und von der Verteilerplatte auf das Gehäuse der Schrägscheibenmaschine übertragen werden. Die Zylindergleitlagerfläche und die Verteilergleitlagerfläche bildet damit eine mittelbare zweite Lagerung für die Antriebswelle.
  • In einer ergänzenden Ausgestaltung ist die Antriebswelle mit der ersten Lagerung, insbesondere einer ersten Lagerung als Pendelrollenlager, an einem aus einem Gehäuse der Schrägscheibenmaschine herausragenden Abschnitt der Antriebswelle an dem Gehäuse gelagert und/oder an der Verteilerplatte ist eine Hochdrucköffnung zum Aus- und/oder Einleiten von Hydraulikflüssigkeit aus den und/oder in die rotierenden Kolbenbohrungen ausgebildet und der minimale radiale Abstand der Hochdrucköffnung zu der Rotationsachse der Antriebswelle ist kleiner als 50 %, 40 %, 30 %, 20 % oder 10 % der maximalen radialen Ausdehnung der Zylindertrommel und/oder an der Verteilerplatte ist eine Niederdrucköffnung zum Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in die und/oder aus den rotierenden Kolbenbohrungen ausgebildet und der minimale radiale Abstand der Niederdrucköffnung zu der Rotationsachse der Antriebswelle ist kleiner als 50 %, 40 %, 30 %, 20 % oder 10 % der maximalen radialen Ausdehnung der Zylindertrommel. Mittels der ersten Lagerung, insbesondere dem Pendelrollenlager, sind sowohl radiale Kräfte als auch axiale Kräfte von der Antriebswelle auf das Gehäuse übertragbar. Aufgrund des sehr kleinen minimalen radialen Abstands der Hochdrucköffnung und/oder der Niederdrucköffnung zu der Rotationsachse der Antriebswelle weist die Schrägscheibenmaschine in vorteilhafter Weise eine große Saugfähigkeit sowie einen hohen Wirkungsgrad auf und kann außerdem auch mit großen Drehzahlen der Zylindertrommel bzw. der Antriebswelle betrieben werden.
  • In einer ergänzenden Ausgestaltung weist ein der Schwenkwiege abgewandtes Ende der Antriebswelle einen axialen Abstand zu der Verteilerplatte auf und/oder ein der Schwenkachse abgewandtes Ende der Antriebswelle ist innerhalb der Bohrung der Zylindertrommel angeordnet und/oder ein der Schwenkwiege abgewandtes Ende der Antriebswelle weist einen kleineren axialen Abstand zu der Schwenkwiege auf als die Verteilerplatte. Aufgrund der Geometrie der Antriebswelle bildet damit die Antriebswelle keine Begrenzung in radialer Richtung für die Kanäle der Kolbenbohrungen bzw. für den minimalen radialen Abstand der Hoch- und Niederdrucköffnung zu der Rotationsachse der Antriebswelle. Damit kann die Schrägscheibenmaschine konstruktiv dahingehend ausgebildet werden, dass ein sehr kleiner minimaler radialer Abstand der Hoch- und Niederdrucköffnung zu der Rotationsachse sowie ein sehr kleiner minimaler radialer Abstand zu der Rotationsachse der Kanäle für die Kolbenbohrungen an dem axialen Ende der Zylindertrommel vorhanden ist.
  • In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die zweite Lagerung mit Hydraulikflüssigkeit innerhalb eines von dem Gehäuse begrenzten Innenraumes geschmiert. Die zweite Lagerung ist als eine Gleitlagerung zwischen der Zylindertrommel und der Antriebswelle ausgebildet, sodass dadurch mittels der Hydraulikflüssigkeit als einem Schmiermittel eine entsprechende Schmierung dieser Gleitlagerung gewährleistet ist.
  • In einer zusätzlichen Ausgestaltung sind an dem Teilabschnitt der Antriebswelle an der Bohrung der Zylindertrommel als zweite Lagerung Schmiernuten ausgebildet und/oder in der Zylindertrommel ist wenigstens ein im Wesentlichen radial ausgerichteter Schmierkanal ausgebildet und der wenigstens eine Schmierkanal endet an einem radialen inneren Ende an dem Teilabschnitt der Bohrung der Zylindertrommel als zweite Lagerung und vorzugsweise endet der wenigstens eine Schmierkanal an einem radialen äußeren Ende an einer radialen Außenseite der Zylindertrommel. Mittels der Schmiernuten kann dadurch die zweite Lagerung als eine Gleitlagerung zusätzlich mit Schmiermittel, insbesondere der Hydraulikflüssigkeit aus dem Innenraum, geschmiert werden. Die Schmierung der Gleitlagerung als der zweiten Lagerung zwischen der Zylindertrommel und der Antriebswelle kann dadurch in vorteilhafter Weise zusätzlich verbessert werden. Aufgrund der Rotationsbewegung der Zylindertrommel um die Rotationsachse tritt dadurch außerdem an dem wenigstens einen Schmierkanal eine aktive Förderung von Hydraulikflüssigkeit als Schmiermittel von dem inneren Ende zu dem äußeren Ende des wenigstens einen Schmierkanals auf, sodass dadurch in vorteilhafter Weise an der Gleitlagerung zwischen der Zylindertrommel und der Antriebswelle ausreichend Schmiermittel als der Hydraulikflüssigkeit vorhanden ist.
  • In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist an der Bohrung der Zylindertrommel eine Innenverzahnung ausgebildet und an einem Bereich der Antriebswelle innerhalb der Bohrung der Zylindertrommel ist eine Außenverzahnung ausgebildet und die Innenverzahnung greift in die Außenverzahnung ein, so dass die Antriebswelle mit der Zylindertrommel drehfest und axial beweglich verbunden ist. Die Geometrie der Innenverzahnung und der Außenverzahnung ist dahingehend ausgebildet, dass die Antriebswelle axial beweglich innerhalb der Zylindertrommel angeordnet ist. Die Innenverzahnung und die Außenverzahnung bilden damit eine Vorrichtung zur drehfesten Verbindung der Antriebswelle mit der Zylindertrommel.
  • Zweckmäßig ist die Antriebswelle innerhalb der Bohrung der Zylindertrommel axial beweglich und/oder die Zylindertrommel ist mit einer Zentralfeder auf die Verteilerplatte gedrückt, so dass die Zylindergleitlagerfläche auf der Verteilergleitlagerfläche mit einer axialen Druckkraft aufliegt.
  • In einer ergänzenden Ausgestaltung sind die Verteilergleitlagerfläche und die Zylindergleitlagerfläche komplementär zueinander ausgebildet. Aufgrund der geometrisch komplementären Ausbildung der Verteilergleitlagerfläche und der Zylindergleitlagerfläche liegen die Verteilergleitlagerfläche und die Zylindergleitlagerfläche vollständig aufeinander, ohne dass ein Zwischenraum zwischen der Verteilergleitlagerfläche und der Zylindergleitlagerfläche vorhanden ist.
  • In einer zusätzlichen Ausgestaltung sind die Verteilergleitlagerfläche und die Zylindergleitlagerfläche sphärisch ausgebildet und/oder die Verteilergleitlagerfläche und die Zylindergleitlagerfläche vollständig gekrümmt ausgebildet sind. Abweichend hiervon kann die Verteilergleitlagerfläche und die Zylindergleitlagerfläche auch beispielsweise als ein Rotationsellipsoid ausgebildet sein.
  • Zweckmäßig ist die Verteilergleitlagerfläche konvex gekrümmt ausgebildet und die Zylindergleitlagerfläche ist konkav gekrümmt ausgebildet und/oder in der Verteilerplatte ist eine Niederdrucköffnung zum Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in die und/oder aus den rotierenden Kolbenbohrungen ausgebildet und in der Verteilerplatte ist eine Hochdrucköffnung zum Aus- und/oder Einleiten von Hydraulikflüssigkeit aus den und/oder in die rotierenden Kolbenbohrungen ausgebildet. Umgekehrt kann die Verteilergleitlagerfläche auch konkav gekrümmt ausgebildet sein und die Zylindergleitlagerfläche konvex gekrümmt ausgebildet sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind die Verteilergleitlagerfläche und die Zylindergleitlagerfläche aus einem unterschiedlichen Werkstoff, insbesondere unterschiedlichen metallischen Werkstoff, ausgebildet, um eine Gleitlagerung der Zylindergleitlagerfläche auf der Verteilergleitlagerfläche zu ermöglichen. Der Innenraum der Schrägscheibenmaschine ist vorzugsweise mit Hydraulikflüssigkeit befüllt, so dass die Hydraulikflüssigkeit als Schmierstoff für die Gleitlagerung zwischen Zylindergleitlagerfläche und Verteilergleitlagerfläche dient.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist die Verteilerplatte einteilig mit dem Gehäuse, insbesondere der Anschlussplatte, ausgebildet oder die Verteilerplatte ist ein Bauteil zusätzlich zu dem Gehäuse.
  • Erfindungsgemäßer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Schrägscheibenmaschine zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und umgekehrt, wenigstens einen Druckspeicher, wobei die Schrägscheibenmaschine als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Schrägscheibenmaschine ausgebildet ist.
  • Vorzugsweise umfasst der Antriebsstrang zwei Schrägscheibenmaschinen, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und als hydraulisches Getriebe fungieren und/oder der Antriebsstrang umfasst zwei Druckspeicher als Hochdruckspeicher und Niederdruckspeicher.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Schrägscheibenmaschine eine Wiegenlagerung für die Schwenkwiege.
  • Zweckmäßig umfasst die Schrägscheibenmaschine wenigstens eine Schwenkeinrichtung zum Verschwenken der Schwenkwiege.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel 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 Verteilerplatte der Schrägscheibenmaschine sowie eine Ansicht einer Schwenkwiege,
  • 3 einen Längsschnitt durch die Verteilerplatte und eine Zylindertrommel und
  • 4 einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Eine in 1 in einem Längsschnitt dargestellte Schrägscheibenmaschine 1 dient als Axialkolbenpumpe 2 zur Umsetzung bzw. Umwandlung mechanischer Energie (Drehmoment, Drehzahl) in hydraulische Energie (Volumenstrom, Druck) oder als Axialkolbenmotor 3 zur Umsetzung bzw. Umwandlung hydraulischer Energie (Volumenstrom, Druck) in mechanische Energie (Drehmoment, Drehzahl). Eine Antriebswelle 9 ist mittels einer Lagerung 10 als einer ersten Lagerung 35 als ein Pendelrollenlager 72 an einem Flansch 21 eines- oder mehrteiligen 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. Die Zylindertrommel 5 ist mit einer Zentralfeder 41 auf eine Verteilerplatte 11 gedrückt. Die Antriebwelle 9 ist axial bezüglich der Zylindertrommel 5 beweglich. 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.
  • Die Schwenkwiege 14 weist eine ebene bzw. plane Auflagefläche 18 zur mittelbaren Auflage einer Rückhaltescheibe 37 und zur unmittelbaren Auflage von Gleitschuhen 39 auf. Die Rückhaltescheibe 37 ist mit einer Vielzahl von Gleitschuhen 39 versehen und jeder Gleitschuh 39 ist dabei mit jeweils einem Kolben 7 verbunden. Hierzu weist der Gleitschuh 39 eine Lagerkugel 40 (1) auf, welcher in einer Lagerpfanne 59 an dem Kolben 7 befestigt ist, sodass eine Kolbenverbindungsstelle 22 zwischen der Lagerkugel 40 und der Lagerpfanne 59 an dem Kolben 7 ausgebildet ist. Die teilweise sphärisch ausgebildete Lagerkugel 40 und Lagerpfanne 59 sind beide komplementär bzw. sphärisch ausgebildet, sodass dadurch bei einer entsprechenden Bewegungsmöglichkeit zueinander zwischen der Lagerkugel 40 und der Lagerpfanne 59 an den Kolben 7 eine ständige Verbindung zwischen dem Kolben 7 und dem Gleitschuh 39 vorhanden ist. Aufgrund der Verbindung der Kolben 7 mit der rotierenden Zylindertrommel 5 und der Verbindung der Lagerpfannen 59 mit den Gleitschuhen 39 führen die Gleitschuhe 39 eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 8 mit aus und aufgrund der festen Verbindung bzw. Anordnung der Gleitschuhe 39 an der Rückhaltescheibe 37 führt auch die Rückhaltescheibe 37 eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 8 mit aus. Damit die Gleitschuhe 39 in ständigem Kontakt zu der Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 stehen, wird die Rückhaltescheibe 37 von einer Druckfeder 41 unter einer Druckkraft auf die Auflagefläche 18 gedrückt. Die Druckfeder 41 fungiert auch als Zentralfeder 41.
  • Die Schwenkwiege 14 ist – wie bereits erwähnt – um die Schwenkachse 15 verschwenkbar gelagert und weist ferner eine Öffnung 42 (1) zur Durchführung der Antriebswelle 9 auf. Am Gehäuse 4 ist eine Wiegenlagerung 20 ausgebildet. Dabei sind an der Schwenkwiege 14 zwei Lagerabschnitte ausgebildet. Die beiden Lagerabschnitte der Schwenkwiege 14 liegen auf der Wiegenlagerung 20 auf. Die Schwenkwiege 14 ist damit mittels einer Gleitlagerung an der Wiegenlagerung 20 bzw. dem Gehäuse 4 um die Schwenkachse 15 verschwenkbar gelagert. In der Darstellung in 1 weist die Auflagefläche 18 gemäß der Schnittbildung in 1 einen Schwenkwinkel α von ungefähr +20° auf. Der Schwenkwinkel α ist zwischen einer fiktiven Ebene senkrecht zu der Rotationsachse 8 und einer von der ebenen Auflagefläche 18 der Schwenkwiege 14 aufgespannten Ebene vorhanden gemäß der Schnittbildung in 1. Die Schwenkwiege 14 kann dabei zwischen zwei Schwenkgrenzwinkel α zwischen +20° und –20° mittels zweier Schwenkeinrichtungen 24 verschwenkt werden.
  • Die erste und zweite Schwenkeinrichtung 25, 26 als Schwenkeinrichtungen 24 weist eine Verbindungsstelle 32 zwischen der Schwenkeinrichtung 24 und der Schwenkwiege 14 auf. Die beiden Schwenkeinrichtungen 24 weisen jeweils einen Verstellkolben 29 auf, welcher in einem Verstellzylinder 30 beweglich gelagert ist. Der Verstellkolben 29 bzw. eine Achse des Verstellzylinders 30 ist dabei im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 8 der Zylindertrommel 5 ausgerichtet. An einem in 1 links dargestellten Endbereich des Verstellkolbens 29 weist dieser eine Lagerpfanne 31 auf, in welcher eine Lagerkugel 19 gelagert ist. Dabei ist die Lagerkugel 19 an einem Schwenkarm 16 (1 bis 2) der Schwenkwiege 14 vorhanden. Die erste und zweite Schwenkeinrichtung 25, 26 ist somit mit jeweils einer Lagerkugel 19 an jeweils einem Schwenkarm 16 mit der Schwenkwiege 14 verbunden. Durch Öffnen eines der beiden Ventile 27, 28 als erstes Ventil 27 an der ersten Schwenkeinrichtung 25 und dem zweiten Ventil 28 an der zweiten Schenkeinrichtung 26 gemäß der Darstellung in 1 kann die Schwenkwiege 14 um die Schwenkachse 15 verschwenkt werden, da dadurch auf den Verstellkolben 29 an dem geöffneten Ventil 27, 28 mit einer Hydraulikflüssigkeit unter Druck in dem Verstellzylinder 30 eine Kraft aufgebracht wird. Dabei führt nicht nur die Schwenkwiege 14, sondern auch die Rückhaltescheibe 37 aufgrund der Druckbeaufschlagung mit der Druckfeder 41 diese Schwenkbewegung der Schwenkwiege 14 mit aus.
  • Bei einem Betrieb der Schrägscheibenmaschine 1 als Axialkolbenpumpe 2 ist bei konstanter Drehzahl der Antriebswelle 9 der von der Schrägscheibenmaschine 1 geförderte Volumenstrom umso größer, je größer der Betrag des Schwenkwinkels α ist und umgekehrt. Hierzu liegt an dem in 1 rechts dargestellten axialen Ende 66 der Zylindertrommel 5 eine Verteilerplatte 11 auf mit einer nierenförmigen Hochdrucköffnung 12 und einer nierenförmigen Niederdrucköffnung 13. Die Kolbenbohrungen 6 bzw. hydraulische Verlängerungen der Kolbenbohrungen 6 als Kanäle 85 für 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. Das axiale Ende 66 der der Zylindertrommel 5 liegt auf der Verteilerplatte 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 als der ersten Lagerung 35 ausgebildet und das Gehäuse 4 weist eine zweite Seite 65 auf.
  • 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 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.
  • Das axiale Ende 66 der Zylindertrommel 5, welches zu der Schwenkwiege 14 abgewandt ist, bildet eine Zylindergleitlagerfläche 23. Die Verteilerplatte 11 weist eine erste Seite auf, welche zu der Zylindertrommel 5 und Schwenkwiege 14 zugewandt ist und diese erste Seite bildet eine Verteilergleitlagerfläche 17. Die zweite Seite der Verteilerplatte 11 ist zu der Zylindertrommel 5 abgewandt und an dieser zweiten Seite liegt die Verteilerplatte 11 auf dem Gehäuse 4, d. h. einer Anschlussplatte 73 des Gehäuses 4, auf. An der Verteilerplatte 11 ist ein Hochdruckkanal 33 ausgebildet und das zu der Zylindertrommel 5 zugewandte Ende des Hochdruckkanals 33 bildet die Hochdrucköffnung 12. In analoger Weise weist die Verteilerplatte 11 einen Niederdruckkanal 34 auf und das zu der Zylindertrommel 5 zugewandte Ende des Niederdruckkanals 34 bildet die Niederdrucköffnung 13. Die Hochdrucköffnung 12 kann dabei (nicht dargestellt) auch in Hochdruckteilöffnungen 12 und/oder der Hochdruckkanal 33 in Hochdruckteilkanäle 33 unterteilt sein. Der Hoch- und Niederdruckkanal 33, 34 ist mittels entsprechender, nicht dargestellter Hoch- und Niederdruckverbindungskanäle mit hydraulischen Anschlusselementen außenseitig an der Schrägscheibenmaschine 1 hydraulisch verbunden. Dadurch kann von außen Hydraulikflüssigkeit zu der Hoch- und Niederdrucköffnung 12, 13 geleitet werden. Die Hoch- und Niederdruckverbindungskanäle sind an der Anschlussplatte 73 ausgebildet und die Anschlussplatte 73 ist deshalb aus Stahl ausgebildet. Der übrige Teil des Gehäuses 4 ist vorzugsweise aus Aluminium ausgebildet.
  • Die Verteilergleitlagerfläche 17 ist außerdem konvex gekrümmt, und sphärisch ausgebildet und entsprechend komplementär dazu ist die Zylindergleitlagerfläche 23 konkav gekrümmt und sphärisch ausgebildet. An der Verteilergleitlagerfläche 17 und der Zylindergleitlagerfläche 23 ist zwischen der Verteilerplatte 11 und der Zylindertrommel 5 kein Zwischenraum vorhanden. Die Zylindertrommel 5 aus Stahl als einem Eisenwerkstoff ist von der Zentralfeder 41 mit einer Druckkraft in axialer Richtung auf die Verteilergleitlagerfläche 17 gedrückt. Dadurch ist eine Druckkraft zwischen der Verteilergleitlagerfläche 17 und der Zylindergleitlagerfläche 23 aus Stahl vorhanden. Aufgrund der sphärischen Ausbildung der Verteilergleitlagerfläche 17 und der Zylindergleitlagerfläche 23 bedingt dies eine Zentrierung der Zylindertrommel 5 auf der Verteilerplatte 11, so dass von der Zylindertrommel 5 Kräfte in radialer Richtung 70 und axialer Richtung 71 auf die Verteilerplatte 11 übertragen werden können. Diese Kräfte werden aufgrund der festen Verbindung der Verteilerplatte 11 mit dem Gehäuse 4 auf das Gehäuse 4 übertragen.
  • Zwischen der rotierenden Zylindertrommel 5 und der feststehenden Verteilerplatte 11 ist eine Gleitlagerung ausgebildet. Für eine ausreichende tribologische Auslegung dieser Gleitlagerung ist es erforderlich, dass die Verteilergleitlagerfläche 17 und die Zylindergleitlagerfläche 23 mit unterschiedlichen metallischen Werkstoffen, das heißt beispielsweise Stahl oder Messing, ausgebildet sind. Die Gleitlagerung zwischen der Verteilergleitlagerfläche 17 und der Zylindergleitlagerfläche 23 ist mit der Hydraulikflüssigkeit aus dem Innenraum 44 als Schmiermittel geschmiert und/oder hydrostatisch entlastet.
  • Die Zylindertrommel 5 weist eine zentrische Bohrung 43 auf und innerhalb dieser Bohrung 43 ist die Antriebswelle 9 teilweise angeordnet. Ein Abschnitt der Antriebswelle 9 ragt aus dieser Bohrung 43 heraus und ist durch das Gehäuse 4, das heißt durch die Öffnung 63 des Gehäuses 4, nach außen geführt und in den Bereich dieser Öffnung 63 ist die Antriebswelle 9 mittels der ersten Lagerung 35 als dem Pendelrollenlager 72 gelagert. Ein axiales Ende 69 der Antriebswelle 9 abgewandt zu der Schwenkwiege 14 weist einen axialen Abstand zu der Verteilerplatte 11 auf, sodass dadurch zwischen dem axialen Ende 69 der Antriebswelle 9 und der Verteilerplatte 11, das heißt der Verteilergleitlagerfläche 17 der Verteilerplatte 11, ein axialer Abstand vorhanden ist. Die Zylindertrommel 5 ist somit zwischen dem axialen Ende 69 und der Verteilerplatte 11 zusätzlich ausgebildet und an diesem Bereich ist an der Zylindertrommel 5 eine Zusatzbohrung 86 vorhanden. Der Durchmesser der optionalen Zusatzbohrung 86 ist wesentlich kleiner als der Durchmesser 67 der Bohrung 43. Die optionale Zusatzbohrung 86 kann auch nicht ausgebildet sein (nicht dargestellt), sodass dadurch zwischen dem axialen Ende 69 und der Verteilerplatte 11 vollständig die Zylindertrommel 5 ausgebildet ist. Die Antriebswelle 9 ist mit einer Vorrichtung 81 drehfest mit der Zylindertrommel 5 verbunden, sodass dadurch von der Zylindertrommel 5 auf die Antriebswelle 9 ein Drehmoment übertragbar ist und umgekehrt. Die Antriebswelle 9 ist außerdem in axialer Richtung 71 innerhalb der Zylindertrommel 5, das heißt der Bohrung 43 der Zylindertrommel 5, beweglich. Die Vorrichtung 81 ist als eine Innenverzahnung 82 an einem Teilbereich der Bohrung 43 ausgebildet und als eine Außenverzahnung 83 an einem Teilbereich der Antriebswelle 9 innerhalb der Bohrung 43 (3). Die Innenverzahnung 82 und die Außenverzahnung 83 ist dabei in ihrer Geometrie dahingehend ausgebildet, dass einerseits ein Drehmoment von der Antriebswelle 9 auf die Zylindertrommel 5 übertragbar ist und umgekehrt und andererseits die Antriebswelle 9 in der axialen Richtung 71 innerhalb der Bohrung 43 der Zylindertrommel 5 beweglich ist.
  • An einem Teilabschnitt 61 der Antriebswelle 9 zwischen der Vorrichtung 81 und dem axialen Ende 69 ist die Antriebswelle 9 im Querschnitt kreisförmig ausgebildet und in analoger Weise ist ein Teilabschnitt 62 der Bohrung 43 zwischen der Vorrichtung 81 und dem axialen Ende der Bohrung 43 abgewandt zu der Schwenkwiege 14 im Querschnitt kreisförmig ausgebildet. Der Außendurchmesser 68 der Antriebswelle 9 an dem Teilabschnitt 61 ist geringfügig kleiner als der Durchmesser 67 der Bohrung 43 an dem Teilabschnitt 62. Die Differenz zwischen dem Durchmesser 67 und dem Außendurchmesser 68 beträgt beispielsweise nur wenige Mikrometer, sodass dadurch der Teilabschnitt 61 und der Teilabschnitt 62 eine zweite Lagerung 36 für die Antriebswelle 9 bilden. Mittels dieser zweiten Lagerung 36 als einer Gleitlagerung zwischen den zylindermantelförmigen Teilabschnitten 61, 62 können radiale Kräfte in der radialen Richtung 70 von dem Teilabschnitt 61 der Antriebswelle 9 auf den Teilabschnitt 62 der Bohrung 43 der Zylindertrommel 5 übertragen werden. Axiale Kräfte sind an dieser zweiten Lagerung 36 nicht übertragbar aufgrund der Geometrie der beiden Teilabschnitte 61, 62 und der axialen Beweglichkeit der Antriebswelle 9 innerhalb der Bohrung 43 der Zylindertrommel 5. Von der Antriebswelle 9 auf die Zylindertrommel 5 übertragenen radialen Kräfte an der zweiten Lagerung 36 werden von der Zylindertrommel 5 aufgrund der sphärischen Ausbildung der Verteilergleitlagerfläche 17 und der Zylindergleitlagerfläche 23 von der Zylindertrommel 5 auf die Verteilerplatte 11 übertragen. Die Verteilerplatte 11 ist fest mit dem Gehäuse 4, das heißt der Anschlussplatte 73 verbunden, sodass dadurch diese radialen Kräfte von der Antriebswelle 9 auf das Gehäuse 4 übertragen werden können.
  • Die zweite Lagerung 36 ist als eine Gleitlagerung ausgebildet und der Innenraum 44 ist mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Aus diesem Grund stellt die Hydraulikflüssigkeit ein Schmiermittel für die Gleitlagerung an der zweiten Lagerung 36 zwischen der Zylindertrommel 5 und der Antriebswelle 9 dar. Zur zusätzlichen Verbesserung der Schmierung der zweiten Lagerung 36 sind in die Zylindertrommel 5 in radialer Richtung ausgerichtete Schmierkanäle 78 in radialen Abschnitten der Zylindertrommel 5 ausgebildet, an denen keine Kolbenbohrungen 6 vorhanden sind. Die radialen inneren Enden 79 der Schmierkanäle 78 enden an dem Teilabschnitt 62 der Bohrung 43 und die radialen äußeren Enden 80 der Schmierkanäle 78 enden an einer radialen Außenseite 84 der Zylindertrommel 5. An dem Teilabschnitt 61 der Antriebswelle 9 sind außerdem umlaufend Schmiernuten 77 vorhanden. Aufgrund der Rotationsbewegung der Zylindertrommel 5 tritt dadurch eine Förderung von Hydraulikflüssigkeit als Schmiermittel von dem radialen inneren Ende 79 zu dem radialen äußeren Ende 80 auf. Dadurch wird ständig in einem ausreichenden Umfang Hydraulikflüssigkeit als Schmiermittel zwischen den Teilabschnitt 61 der Antriebswelle 9 und den Teilabschnitt 62 der Bohrung 43 gefördert.
  • Da das axiale Ende 69 der Antriebswelle 9 bereits vor der Verteilerplatte 11 in der axialen Richtung 71 endet, können die Kanäle 85 als Strömungskanäle zum Ein- und Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in die Kolbenbohrungen 6 dahingehend ausgebildet sein, dass aufgrund der Ausrichtung dieser Kanäle 85 in Richtung zu der Rotationsachse 8 die Enden der Kanäle 85 an dem axialen Ende 66 der Zylindertrommel 5 einen sehr kleinen minimalen radialen Abstand 75, 76 zu der Rotationsachse 8 aufweisen. Da die Kanäle 85 an dem axialen Ende 66 der Zylindertrommel 5 mit der Hochdrucköffnung 12 und der Niederdrucköffnung 13 an der Verteilerplatte 11 fluchten, weist auch die Hochdrucköffnung 12 einen kleinen minimalen radialen Abstand 75 zu der Rotationsachse 8 auf und die Niederdrucköffnung 13 einen kleinen minimalen radialen Abstand 76 zu der Rotationsachse 8 auf. Die maximale radiale Ausdehnung 74 der Zylindertrommel 5 tritt zwischen der Rotationsachse 8 und der radialen Außenseite 84 der Zylindertrommel auf. Der minimale radiale Abstand 75, 76 beträgt dabei nur ca. 20 % der maximalen radialen Ausdehnung 74 der Zylindertrommel 5. Im Verhältnis zu der maximalen radialen Ausdehnung 74 der Zylindertrommel 5 sind somit die beiden minimalen radialen Abstände 75, 76 sehr klein.
  • In 4 ist ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang 45 dargestellt. Der erfindungsgemäße Antriebsstrang 45 weist einen Verbrennungsmotor 46 auf, welcher mittels einer Welle 47 ein Planetengetriebe 48 antreibt. Mit dem Planetengetriebe 48 werden zwei Wellen 47 angetrieben, wobei eine erste Welle 47 mit einer Kupplung 49 mit einem Differentialgetriebe 56 verbunden ist. Eine zweite bzw. andere Welle, welche von dem Planetengetriebe 48 angetrieben ist, treibt durch eine Kupplung 49 eine erste Schrägscheibenmaschine 50 an und die erste Schrägscheibenmaschine 50 ist mittels zweier Hydraulikleitungen 52 mit einer zweiten Schrägscheibenmaschine 51 hydraulisch verbunden. Die erste und zweite Schrägscheibenmaschine 50, 51 bilden dadurch ein hydraulisches Getriebe 60 und von der zweiten Schrägscheibenmaschine 51 kann mittels einer Welle 47 auch das Differentialgetriebe 56 angetrieben werden. Das Differentialgetriebe 56 treibt mit den Radwellen 58 die Räder 57 an. Ferner weist der Antriebsstrang 45 zwei Druckspeicher 53 als Hochdruckspeicher 54 und als Niederdruckspeicher 55 auf. Die beiden Druckspeicher 53 sind dabei mittels nicht dargestellter Hydraulikleitungen auch mit den beiden Schrägscheibenmaschinen 50, 51 hydraulisch verbunden, sodass dadurch mechanische Energie des Verbrennungsmotors 46 in dem Hochdruckspeicher 54 hydraulisch gespeichert werden kann und ferner in einem Rekuperationsbetrieb eines Kraftfahrzeugs mit dem Antriebsstrang 45 ebenfalls kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in dem Hochdruckspeicher 54 hydraulisch gespeichert werden kann. Mittels der in dem Hochdruckspeicher 54 gespeicherten hydraulischen Energie kann mit einer Schrägscheibenmaschine 50, 51 zusätzlich das Differentialgetriebe 56 angetrieben werden.
  • Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Schrägscheibenmaschine 1 und dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang 45 wesentliche Vorteile verbunden. Die Niederdrucköffnung 13 als axiales Ende des Niederdruckkanals 34 an der Verteilerplatte 11 und die Kanäle 85 an den Kolbenbohrungen 6 weisen einen sehr kleinen minimalen radialen Abstand 76 zu der Rotationsachse 8 auf. Beim Einleiten von Hydraulikflüssigkeit, welche durch den Niederdruckkanal 34 in die Kolbenbohrungen 6 bzw. Strömungsverlängerungen als die Kanäle 85 der Kolbenbohrungen 6 von dem Niederdruckkanal 34 in die Kolbenbohrungen 6 einströmt, ist die Hydraulikflüssigkeit während des Einströmens in eine Rotationsbewegung zu beschleunigen mit einer Rotationsgeschwindigkeit, welcher der Rotationsgeschwindigkeit der Kanäle 85 der Kolbenbohrungen 6 an der Niederdrucköffnung 13 entspricht. Die Niederdrucköffnung 13 fluchtet mit den Kanälen 85 der Kolbenbohrungen als den Enden der Kolbenbohrungen 6 an dem axialen Ende 66 der Zylindertrommel 5. Je kleiner der minimale radiale Abstand 75 zu der Rotationsachse 8 ist, desto geringer ist auch die Rotationsgeschwindigkeit und auf eine desto kleinere Rotationsgeschwindigkeit ist die einströmende Hydraulikflüssigkeit zu beschleunigen. Aufgrund des kleinen minimalen radialen Abstands 76 an der Niederdrucköffnung 13 und den Kanälen 85 ist somit nur eine kleine Beschleunigung der Hydraulikflüssigkeit auf eine geringe Rotationsgeschwindigkeit erforderlich, sodass dadurch in vorteilhafter Weise geringe hydraulische Verluste bei dieser Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit auftreten und damit die Schrägscheibenmaschine 1 bei einem Betrieb der Schrägscheibenmaschine 1 als Axialkolbenpumpe 2 eine hohe Saugfähigkeit aufweist. Die Hochdrucköffnung 12 und die Kanäle 85 weisen einen sehr kleinen minimalen radialen Abstand 75 zu der Rotationsachse 8 auf. Somit werden auch an der Hochdrucköffnung 12 und den Kanälen 85 beim Ausströmen der Hydraulikflüssigkeit unter einem größeren Druck beim Betrieb der Schrägscheibenmaschine 1 als Axialkolbenpumpe 2 aufgrund der erforderlichen geringeren Reduzierung der Rotationsgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit die hydraulischen Verluste verringert. Auch bei einem Betrieb der Schrägscheibenmaschine 1 als Axialkolbenmotor 3 können die hydraulischen Verluste beim Ein- und Ausströmen aus der Hoch- und Niederdrucköffnung 12, 13 in und aus den Kolbenbohrungen 6 dadurch in vorteilhafter Weise reduziert und damit der Wirkungsgrad der Schrägscheibenmaschine 1 erhöht werden. Aufgrund der kleinen minimalen radialen Abstandes 75, 76 kann die Schrägscheibenmaschine 1 auch mit hohen Drehzahlen betrieben 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 [0006]
    • CH 405934 [0007]
    • DE 2733870 C2 [0008]

Claims (15)

  1. Schrägscheibenmaschine (1) als Axialkolbenpumpe (2) und/oder Axialkolbenmotor (3), umfassend – eine um eine Rotationsachse (8) drehbar bzw. rotierend gelagerte Zylindertrommel (5) mit Kolbenbohrungen (6) und einer Zylindergleitlagerfläche (23), – in den Kolbenbohrungen (6) beweglich gelagerte Kolben (7), – eine mit der Zylindertrommel (5) drehfest verbundene Antriebswelle (9), welche um die Rotationsachse (8) drehbar bzw. rotierend gelagert ist, wobei die Antriebswelle (9) teilweise innerhalb einer Bohrung (43) der Zylindertrommel (5) angeordnet ist, – eine um eine Schwenkachse (15) verschwenkbar gelagerte Schwenkwiege (14) mit einer Auflagefläche (18) zur Lagerung der Kolben (7) auf der Auflagefläche (18), – eine erste und zweite Lagerung (10, 35, 36) für die Antriebswelle (9), – eine Verteilerplatte (11) mit einer Verteilergleitlagerfläche (17), wobei – auf der Verteilergleitlagerfläche (17) die Zylindergleitlagerfläche (23) aufliegt und die Verteilergleitlagerfläche (17) und die Zylindergleitlagerfläche (23) wenigstens teilweise gekrümmt ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilabschnitt (61) der Antriebswelle (9) als zweite Lagerung (36) für die Antriebswelle (9) innerhalb der Zylindertrommel (5) an der Bohrung (43) der Zylindertrommel (5) gelagert ist.
  2. Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (67) der Bohrung (43) der Zylindertrommel (5) an der zweiten Lagerung (36) im Wesentlichen dem Außendurchmesser (68) des Teilabschnittes (61) der Antriebswelle (9) an der zweiten Lagerung (36) entspricht.
  3. Schrägscheibenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (67) der Bohrung (43) der Zylindertrommel (5) an der zweiten Lagerung (36) geringfügig größer ist als der Außendurchmesser (68) des Teilabschnittes (61) der Antriebswelle (9) an der zweiten Lagerung (36) und/oder der Teilabschnitt (61) der Antriebwelle (9) auf einem Teilabschnitt (62) der Bohrung (43) gelagert ist, so dass die beiden Teilabschnitte (61, 62) die zweite Lagerung (36) für die Antriebwelle (9) bilden.
  4. Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Zylindergleitlagerfläche (23) auf die Verteilergleitlagerfläche (17) in radialer Richtung (70) Lagerkräfte übertragbar sind aufgrund der wenigstens teilweise gekrümmten Geometrie der Zylindergleitlagerfläche (23) und der Verteilergleitlagerfläche (17), so dass von der Antriebswelle (9) auf die Zylindertrommel (5) übertragenen radialen Lagerkräfte auf die Verteilerplatte (11) übertragbar sind.
  5. Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (9) mit der ersten Lagerung (35), insbesondere einer ersten Lagerung (35) als Pendelrollenlager (72), an einem aus einem Gehäuse (4) der Schrägscheibenmaschine (1) herausragenden Abschnitt der Antriebswelle (9) an dem Gehäuse (4) gelagert ist und/oder an der Verteilerplatte (11) eine Hochdrucköffnung (12) zum Aus- und/oder Einleiten von Hydraulikflüssigkeit aus den und/oder in die rotierenden Kolbenbohrungen (6) ausgebildet ist und der minimale radiale Abstand (75) der Hochdrucköffnung (12) zu der Rotationsachse (8) der Antriebswelle (9) kleiner ist als 50%, 40%, 30%, 20% oder 10% der maximalen radialen Ausdehnung (74) der Zylindertrommel (5) und/oder an der Verteilerplatte (11) eine Niederdrucköffnung (13) zum Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in die und/oder aus den rotierenden Kolbenbohrungen (6) ausgebildet ist und der minimale radiale Abstand (76) der Niederdrucköffnung (13) zu der Rotationsachse (8) der Antriebswelle (9) kleiner ist als 50%, 40%, 30%, 20% oder 10% der maximalen radialen Ausdehnung (74) der Zylindertrommel (5).
  6. Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Schwenkwiege (14) abgewandtes Ende (69) der Antriebswelle (9) einen axialen Abstand zu der Verteilerplatte (11) aufweist und/oder ein der Schwenkachse (14) abgewandtes Ende (69) der Antriebswelle (9) innerhalb der Bohrung (43) der Zylindertrommel (5) angeordnet ist und/oder ein der Schwenkwiege (14) abgewandtes Ende (69) der Antriebswelle (9) einen kleineren axialen Abstand zu der Schwenkwiege (14) aufweist als die Verteilerplatte (11).
  7. Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lagerung (36) mit Hydraulikflüssigkeit innerhalb eines von dem Gehäuse (4) begrenzten Innenraumes (44) geschmiert ist.
  8. Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Teilabschnitt (61) der Antriebswelle (9) an der Bohrung (43) der Zylindertrommel (5) als zweite Lagerung (36) Schmiernuten (77) ausgebildet sind und/oder in der Zylindertrommel (5) wenigstens ein im Wesentlichen radial ausgerichteter Schmierkanal (78) ausgebildet ist und der wenigstens eine Schmierkanal (78) an einem radialen inneren Ende (79) an dem Teilabschnitt (62) der Bohrung (43) der Zylindertrommel (5) als zweite Lagerung (36) endet und vorzugsweise der wenigstens eine Schmierkanal (78) an einem radialen äußeren Ende (80) an einer radialen Außenseite (84) der Zylindertrommel (5) endet.
  9. Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bohrung (43) der Zylindertrommel (5) eine Innenverzahnung (82) ausgebildet ist und an einem Bereich der Antriebswelle (9) innerhalb der Bohrung (43) der Zylindertrommel (5) eine Außenverzahnung (83) ausgebildet und die Innenverzahnung (82) in die Außenverzahnung (83) eingreift, so dass die Antriebswelle (9) mit der Zylindertrommel (5) drehfest und axial beweglich verbunden ist.
  10. Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (9) innerhalb der Bohrung (43) der Zylindertrommel (5) axial beweglich ist und/oder die Zylindertrommel (43) mit einer Zentralfeder (41) auf die Verteilerplatte (11) gedrückt ist, so dass die Zylindergleitlagerfläche (23) auf der Verteilergleitlagerfläche (17) mit einer axialen Druckkraft aufliegt.
  11. Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilergleitlagerfläche (17) und die Zylindergleitlagerfläche (23) komplementär zueinander ausgebildet sind.
  12. Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilergleitlagerfläche (17) und die Zylindergleitlagerfläche (23) sphärisch ausgebildet sind und/oder die Verteilergleitlagerfläche (17) und die Zylindergleitlagerfläche (23) vollständig gekrümmt ausgebildet sind.
  13. Schrägscheibenmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilergleitlagerfläche (17) konvex gekrümmt ausgebildet ist und die Zylindergleitlagerfläche (23) konkav gekrümmt ausgebildet ist und/oder in der Verteilerplatte (11) eine Niederdrucköffnung (13) zum Ein- und/oder Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit in die und/oder aus den rotierenden Kolbenbohrungen (6) ausgebildet ist und in der Verteilerplatte (11) eine Hochdrucköffnung (12) zum Aus- und/oder Einleiten von Hydraulikflüssigkeit aus den und/oder in die rotierenden Kolbenbohrungen (6) ausgebildet ist.
  14. Antriebsstrang (45) für ein Kraftfahrzeug, umfassend – wenigstens eine Schrägscheibenmaschine (1) zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und umgekehrt, – wenigstens einen Druckspeicher (53), dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägscheibenmaschine (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
  15. Antriebsstrang nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (45) zwei Schrägscheibenmaschinen (1) umfasst, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und als hydraulisches Getriebe (60) fungieren und/oder der Antriebsstrang (45) zwei Druckspeicher (53) als Hochdruckspeicher (54) und Niederdruckspeicher (55) umfasst.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110067742A (zh) * 2018-09-21 2019-07-30 钟彪 一种内支承滑盘副及包含该结构的斜盘式柱塞泵或马达
DE102020211118A1 (de) 2020-09-03 2022-03-03 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Hydrostatische Axialkolbenmaschine

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DE2733870C2 (de) 1976-09-14 1989-07-20 Abex Corp., New York, N.Y., Us
EP1013928A2 (de) 1998-12-22 2000-06-28 Parker Hannifin GmbH Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe mit Einrichtung zur Pulsationsminderung

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